Интерференция света

Интерференция света
и ее применение
*
Интерференция – одно из ярких проявлений волновой
природы света. Это интересное и красивое явление
наблюдается при определенных условиях при наложении
двух или нескольких световых пучков. Интенсивность
света в области перекрытия пучков имеет характер
чередующихся светлых и темных полос, причем в
максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше
суммы интенсивностей пучков.
При использовании белого света интерференционные
полосы оказываются окрашенными в различные цвета
спектра.
С интерференционными явлениями мы сталкиваемся
довольно часто: цвета масляных пятен на асфальте,
окраска замерзающих оконных стекол, причудливые
цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков –
все это проявление интерференции света.
Интерференция волн явление усиления колебаний в
одних точках пространства и
ослабление в других в результате
наложения двух или нескольких
волн, приходящих в эти точки.
Условие интерференции:
Волны должны иметь одинаковую
длину , и примерно одинаковую
амплитуду.
Волны должны быть согласованы
по фазе.
Такие «согласованные» волны
называют когерентными.
*
Исторически первым интерференционным опытом, получившим
объяснение на основе волновой теории света, явился опыт Юнга
(1802 г.).
В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая
щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями
S1 и S2.
Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся
вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые
пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались.
В области перекрытия световых пучков наблюдалась
интерференционная картина в виде чередующихся светлых и
темных полос.
Юнг впервые определил длины волн световых лучей разного цвета.
Опыт
Юнга с двумя
щелями
• Световые волны друг
друга усиливают
• В точке А наблюдается
светлое пятно
• Световые волны друг
друга гасят
• В точке А наблюдается
темное пятно
• Световые волны друг
друга ослабляют
• В точке А наблюдается
полусветлое пятно
*
- волны от разных источников,
распространяясь в одной и той же среде
(области пространства) при встрече не
взаимодействуют между собой, т.е.
каждая из них не изменит ни
направления, ни частоты колебаний, ни
скорости распространения, ни длины
волны
d2 –d1 = Δd разность
хода
Δd = nλ
- условие усиления волн (max)
Δ d = (2n + 1) λ /2,
где n = 0, ±1, ±2,
- условие ослабления
волн (min)
α
Δd
xn
d  l  sin   l 
L
xn
sin   tg 
L
х
ℓ
x
 l
L
при n = 1
Наблюдение
интерференции света
Бипризма
Френеля
*
Первый эксперимент по
наблюдению интерференции
света в лабораторных условиях
принадлежит И. Ньютону.
Он наблюдал
интерференционную картину,
возникающую при отражении
света в тонкой воздушной
прослойке между плоской
стеклянной пластиной и
плосковыпуклой линзой
большого радиуса кривизны.
Интерференционная картина
имела вид концентрических
колец, получивших название
колец Ньютона.
«Кольца Ньютона»
*
Радиус колец
зависит от длины
световой волны.
λ₁=450 нм (зеленый)
λ₂=800 нм (красный)
R₁ < R₂
- сложение в пространстве двух (или
нескольких) когерентных волн, при котором
образуется постоянное во времени
распределение амплитуды результирующих
колебаний в различных точках пространства
*
Интерференционная
картина,
созданная тонким
слоем воздуха
между двумя
стеклянными
пластинками
Интерференция в пленках
Просветление
оптики
Интерференционные
светофильтры
Применение
интерференции
света
Измерение длины
волны
Интерферометры
Структурная окраска
Просветление
оптики
Просветление
оптики
as
aa
Интерферометр Физо
Пучок света от квазимонохроматического источника 1 (например, ртутной или натриевой
лампы) собирается с помощью конденсора 2 на отверстии в диафрагме 3 и, отразившись
от полупрозрачной гипотенузной грани призмы-куба 4 (или полупрозрачной пластины),
падает на объектив 7. Параллельный пучок лучей, вышедший из объектива 7, отражается
от плоской поверхности образцовой пластины 8 и поверхности исследуемой детали 9. В
воздушном промежутке между пластинами 8 и 9 возникает явление интерференции
(образуются полосы равной толщины). Отраженные световые пучки на обратном пути
проходят призму-куб 4, отражаются от гипотенузной грани призмы 5 и собираются в
фокальной плоскости объектива 7. Интерференционную картину можно рассматривать с
помощью окуляра 6. Плоскостность контролируемой детали оценивают по форме
интерференционных полос. Их ширину и направление регулируют наклоном стола 10.
Если поверхность исследуемой детали идеально плоская, то интерференционные полосы
будут прямолинейными. Отступления от плоскости приводят к искривлению полос.
С помощью интерферометров проверяется качество обработки
поверхностей предметов
Если поверхности
предметов , например
стеклянных пластинок
неровные , то
интерференционные
полосы или кольца
искривляются
ф
Между двумя полупрозрачными пластинками из
серебра находится прозрачный диэлектрик с толщиной
СМ
Световые
лучи, отраженные от верхней и нижней
поверхности диэлектрика усиливают друг друга,
коэффициент отражения увеличивается.Через
диэлектрик проходят только определенные
световые лучи.