ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
Интерференция волн – это явление наложения когерентных волн - свойственно волнам любой природы (механическим, электромагнитным и т.д.
Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
При наложении когерентных волн в какой-либо точке пространства амплитуда колебаний (смещения ) этой точки будет зависеть от разности расстояний от источников до рассматриваемой точки. Эта разность расстояний называется разностью хода. При наложении когерентных волн возможны два предельных случая:
Разность хода волн равна целому числу длин волн ( иначе четному числу длин полуволн).
В этом случае волны в рассматриваемой точке приходят с одинаковыми фазами и усиливают друг друга – амплитуда колебаний этой точки максимальна и равна удвоенной амплитуде.
Разность хода волн равна нечетному числу длин полуволн.
Волны приходят в рассматриваемую точку в противофазе и гасят друг друга. Амплитуда колебаний данной точки равна нулю.
В результате наложения когерентных волн (интерференции волн) образуется интерференционная картина .
- интерференционная картина наложения когерентных механических волн на воде
При интерференции волн амплитуда колебаний каждой точки не меняется во времени и остается постоянной.
При наложении некогерентных волн нет интерференционной картины, т.к. амплитуда колебаний каждой точки меняется со временем.
1802г. Английский физик Томас Юнг поставил опыт, в котором наблюдалась интерференция света.
Опыт Томаса Юнга
От одного источника через щель А формировались два пучка света ( через щели В и С), далее пучки света падали на экран Э. Так как воны от щелей В и С были когерентными, на экране можно было наблюдать интерференционную картину: чередование светлых и темных полос.
Светлые полосы – волны усиливали друг друга (соблюдалось условие максимума ). Темные полосы – волны складывались в противофазе и гасили друг друга ( условие минимума ).
Если в опыте Юнга использовался источник монохроматического света ( одной длины волны, то на экране наблюдались только светлые и темные полосы данного цвета .
Если источник давал белый свет (т.е. сложный по своему составу), то на экране в области светлых полос наблюдались радужные полосы . Радужность объяснялась тем, что условия максимумов и минимумов зависят от длин волн.
Интерференция в тонких пленках
Явление интерференции можно наблюдать, например:
- радужные разводы на поверхности жидкости при разливе нефти, керосина, в мыльных пузырях;
Толщина пленки должна быть больше длины световой волны .
При попадании монохроматического света (самый простой случай) на тонкую пленку часть света отражается от наружной поверхности пленки, другая часть света, пройдя через пленку, отражается от внутренней поверхности. При попадании в глаз на сетчатке происходит наложение (сложение) двух когерентных волн и возникает интерференционная (полосатая) картина, как результат усиления и ослабления волн. В случае белого света интерференционная картина будет радужной.
При проведении своего опыта Юнгу впервые удалось измерить длину световой волны.
В результате опыта Юнг доказал, что свет обладает волновыми свойствами.
Применение интерференции: - интерферометры – приборы для измерения длины световой волны - просветление оптики ( в оптических приборах при прохождении света через объектив потери света составляют до 50%) – все стеклянные детали покрывают тонкой пленкой с показателем преломления чуть меньше, чем у стекла; перераспределяются интерференционные максимумы и минимумы и потери света уменьшаются.
Однажды некий репортер брал интервью у Альберта Эйнштейна . - Скажите, а какова скорость света? - Я не знаю. - Но почему? Ведь вы же автор теории относительности, и не знаете такого простого факта? - А зачем? Для этого есть справочники . ___
Американский физик Альберт Майкельсон почти всю свою жизнь посвятил измерению скорости света. Как-то раз журналист поинтересовался у него, зачем он это делает. "Потому что это дьявольски интересно ", - ответил Майкельсон. Пятьдесят лет спустя он все еще продолжал свои измерения, и однажды великий Эйнштейн задал ему тот же вопрос. Но, ответ Майкельсона был прежним …