Вопрос 14
Для
получения более яркой интерференционной
картины в качестве источников 
и 
используют
две щели, и интерференционная картина
будет иметь вид чередующихся светлых
и темных полос, параллельных данным
щелям, а также две щели позволяют добиться
две когерентные волны.
Однако,
так как монохроматический свет-это
идеализация, то в нем есть набор компонент
с некоторым интервалом длин волн 
.Поэтому
результирующие максимумы будут постепенно
размываться, и качество интерференционной
картины станет хуже.
Отчетливость
интерференционной картины количественно
характеризуется ее видимостью:
.
Максимальная
видимость 
достигается
при 
,
а минимальная 
–
при 
,
т.е. когда интерференционная картина
отсутствует.
С
помощью рисунка можно заключить, что
полосы исчезнут там, где 
,
здесь 
–
предельный порядок интерференции,
начиная с которого полосы исчезают.
Отсюда:
.
Величина 
характеризует
степень монохроматичности света: чем
она больше, тем больше и степень
монохроматичности.
Вопрос 15
Методы получения когерентных волн
Для получения когерентных световых волн с помощью обычных (нелазерных) источников применяют метод разделения света от одного источника на две или нескольких систем волн (световых пучков). В каждой из них представлено излучение одних и тех же атомов источника, так что эти волны когерентны между собой и интерферируют при наложении.
Разделение света на когерентные пучки можно осуществить с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих тел. Рассмотрим некоторые из этих методов.
1. Метод Юнга
|
|
Источником света служит ярко освещенная щель S, от которой световая волна падает на две узкие щели S1 и S2, параллельные щели S. Таким образом, щели S1 и S2играют роль когерентных источников. На экране Э (область ВС) наблюдается интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. |
2.Бипризма Френеля.
|
|
Она состоит из двух одинаковых сложенных основаниями призм. Свет от источника S преломляется в обеих призмах, в результате чего за призмой распространяются лучи, как бы исходящие от мнимых источников S1 и S2, являющихся когерентными. Таким образом, на экране Э (область ВС) наблюдается интерференционная картина. |
3.3. Оптическая длина пути и разность хода
|
|
Пусть две когерентные волны (см. 3.1) создаются одним источником S, но до экрана проходят разные геометрические длины путей l1и l2 в средах с абсолютными показателями преломления n1 и n2 соответственно (рис.4). Тогда фазы этих волн [см. (1) и (2.9)] t - 1= t - k1l1 + 0 , t -2= t - k2l1 + 0 |
а разность фаз
2 -1 =
k2l2 -
k1l1 =
(12)
где 1= /n1, 2= /n2 -длины волн в средах, показатели преломления которых n1 и n2соответственно, - длина волны в вакууме.
Произведение геометрической длины пути l световой волны на абсолютный показатель преломления n называется оптической длиной пути волны.
Величину 
(13)
называют оптической разностью хода интерферирующих волн. С учетом этого разность фаз
2 -1 =
(14)
Опыт Юнга — эксперимент, проведённый Томасом Юнгом и ставший экспериментальным доказательством волновой теории света. Результаты эксперимента были опубликованы в 1803 году.
В опыте пучок когерентного света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории. Особенность прорезей в том, что их ширина приблизительно равна длине волны излучаемого света. Ниже рассматривается влияние ширины прорезей на интерференцию.
Если исходить из того, что свет состоит из частиц (корпускулярная теория света), то на проекционном экране можно было бы увидеть только две параллельных полосы света, прошедших через прорези ширмы. Между ними проекционный экран оставался бы практически неосвещенным.
С другой стороны, если предположить, что свет представляет собой распространяющиеся волны (волновая теория света), то, согласно принципу Гюйгенса, каждая прорезь является источником вторичных волн.
Если вторичные волны достигнут линии в середине проекционного экрана, находящейся на равном удалении от прорезей, синхронно и в одной фазе, то на серединной линии экрана их амплитуды прибавятся, что создаст максимум яркости. То есть, максимум яркости окажется там, где согласно корпускулярной теории, яркость должна быть практически нулевой. Корпускулярная теория света является неверной, когда прорези достаточно тонкие, создавая тем самым интерференцию.
На определенном удалении от центральной линии, напротив, волны окажутся в противофазе — их амплитуды компенсируются, что создаст минимум яркости (темная полоса). По мере дальнейшего удаления от средней линии яркость периодически изменяется, возрастая до максимума и снова убывая.
На проекционном экране получается целый ряд чередующихся интерференционных полос, что и было продемонстрировано Томасом Юнгом.