S1 и S2, являющихся мнимыми изображениями источника S



жүктеу 41.41 Kb.
Дата17.07.2018
өлшемі41.41 Kb.
түріЛекция


Лекция 3.
Получение когерентных волн (классические интерференционные опыты). Ширина полосы в опыте Юнга. Интерференция в тонких пленках. Линии равного наклона и линии равной толщины. Кольца Ньютона. Просветление оптики. Интерферометры.


  1. Когерентность волн от одного источника можно реализовать с помощью

  • бизеркала Френеля (1);

  • бипризмы Френеля (2);

  • билинзы Бийе (3).

1 2


3


    1. Свет от источника распространяется в виде двух пучков с центрами в точках S1 и S2, являющихся мнимыми изображениями источника S. Эти пучки когерентны.

    2. Результат интерференции в точке М зависит от длины волны света и разности хода волн от точек S1 и S2 до точки М.



    1. Начальные фазы колебаний источников одинаковы, а потому условия интерференционных максимумов и минимумов имеют вид

- максимум m-го порядка;

- минимум m-го порядка;

    1. Шириной интерференционной полосы называется расстояние между двумя соседними интерференционными максимумами (или минимумами).

где l – расстояние между источниками когерентных волн; L – расстояние от источников до плоскости наблюдения интерференционной картины.



    1. Количественной характеристикой контрастности (степени различия освещенности экрана в точках максимума и минимума) интерференционной картины является видимость полос

(глаз уверенно различает интерференционные полосы, если V>0,1, то есть Imin<0.82Imax).



    1. Угол 2ω при вершине S между двумя лучами, которые после отражения (преломления) сходятся в точке М, называется апертурой интерференции.



  1. Интерференция света в тонкой пленке возникает в результате отражения светового луча от ограничивающих пленку поверхностей (лучи 1' и 1" или при прохождении луча через тонкую пленку 2' и 2").

    1. При падении на плоскопараллельную, прозрачную и изотропную пластинку монохроматического света происходит отражение падающего луча (первичное отражение в точке А) и преломленного луча (в точке В), который в точке С при выходе из пленки преломляется и распространяется далее параллельно первично отраженному лучу. При этом оба луча являются когерентными.

      1. Геометрическая разность хода первично отраженного луча и луча, прошедшего сквозь пленку и отразившегося от другой поверхности, составляет

= 1 где

Усиление света произойдет в том случае, если разность хода будет кратна целому числу длин волн.



      1. Оптическая разность хода равна разности оптических путей, каждый из которых равен произведению пути луча на абсолютный показатель преломления среды

где λ1/2 учитывает сдвиг фазы при отражении в точке В (когдаi<iБр и n>n1), а n1λ1 = λ0.



      1. Условия для интерференционных максимумов и минимумов будут иметь вид

для максимумов;

для минимумов.

      1. Оптическая разность хода для проходящих через пленку лучей отличается от оптической разности хода для отраженных от пленки лучей на λ0/2 и, следовательно, максимумам отражения соответствуют минимумы прохождения света. И наоборот.

      2. Наибольшая толщина пленки, при которой еще наблюдается интерференция, ограничивается временем когерентности

и

      1. Многократное отражение может вносить коррективы в значение интенсивности интерференционных максимумов, только если коэффициент отражения имеет довольно большое значение (обычно коэффициент отражения мал).



    1. Когда на плоскопараллельную пленку пучок света падает под разными углами (расходящийся или сходящийся пучок), наблюдается интерференционная картина в виде полос равного наклона.

      1. Так как d и n во всех точках пленки одинаковы, то оптическая разность хода интерферирующих волн изменяется только из-за изменения угла i падения лучей.

      2. Так как пленка по определению плоскопараллельная и лучи 1' и 1" параллельны, то интерференционную картину в виде полос равного наклона можно наблюдать либо в бесконечности (полосы равного наклона локализованы в бесконечности), либо в фокальной плоскости собирающей линзы.

      3. Условия интерференции для всех лучей, падающих на поверхность пленки и отражающихся от нее одними и теми же под углами, одинаковы. Поэтому для разных углов падения световых лучей максимумы интерференции будут в разных точках фокальной плоскости линзы.

      4. Если оптическая ось линзы будет перпендикулярна поверхности пленки, то полосы равного наклона будут иметь вид концентрических колец.



    2. Когда на тонкую прозрачную пленку неодинаковой толщины падает пучок параллельных лучей, при отражении возникает интерференционная картина в виде полос равной толщины.

      1. Отраженные от верхней и нижней грани пленки лучи пересекаются вблизи поверхности пластинки (локализованы вблизи поверхности клина).

      2. Каждая из полос возникает при отражении от мест пленки с одинаковой толщиной.


      3. Частным случаем полос равной толщины являются кольца Ньютона, для которых оптическая разность хода лучей отраженных от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между плосковыпуклой линзой и плоской пластинкой составляет



где Rрадиус кривизны линзы; r – расстояние до точки наблюдения от центра кольцевой интерференционной картины; n – показатель преломления (для воздуха ≈ 1).



Радиусы темных и светлых колец определяются по формулам

- для темного кольца;

- для светлого кольца.




Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет