Когерентность и монохроматичность световых волн

При наложении света от 2 нелазерных источников интерференция не наблюдается. Независимые источники света не когерентны, а их излучение не монохроматично. Причины- в механизме излучения света атомами- источниками света. Возбужденный атом излучает свет в течение короткого промежутка времени(света):тау=10^-8.

После чего, истратив избыточную энергию на излучение возвращается в нормальное состояние. Через какое то время атом снова может быть возбужден, получая энергию извне, и может вновь излучать свет. Такое прерывистое излечение света атомами в виде кратковременных отдельных импульсов(цуги волн), характерно для любого источника света, независимо от вида протекающего в источнике процесса. При таком спонтанном излучение атомы излучают независимо друг от друга поэтому спонтанное излучение представляет собой некогерентное.

Вынужденное излучение, возникшее в неравновесной среде под действием переменного Эл.магн. поля оказывается когерентным с возб. Его монохроматическим излучением и имеет ту же частоту, поляризацию и направление распространения. Такие процессы используются в лазерах. Реальная волна, которая испускается в течение ограниченного промежутка времени и которая охватывает ограниченную область пространства. Спектр ее частот имеет конечную величину: (w-/\w/2)-(w-/\w/2). Но такую реальную волну можно приближенно рассматривать как монохроматическую в течение /\t<<pi//\w.

За промежуток tтау(когер) разность фаз колебаний 2 волн с частотами (w-/\w/2)-(w-/\w/2) равняется величинеPi. Заtкогерентности волна с циклической частотойwраспр. Со скоростьюVl(когер)=V* тау(когер)=Pi*V//\w. Величинаl(когер) называется длиной когерентности или длиной гармонического цуга, который соотв. Рассматриваемой немонохром. Волны. Чем волна ближе и монохром. Тем меньше /\w, тем больше тау(когер) иl(когер). Для видимого солнечного светаl(когер)=10^-6м

Лекция 3 Интерференция света

Для получения когерентных световых волн с помощью обычных нелазерных источников применяют метод разделения света от источника на или нескольких систем волн. Кажд. Из них может быть представлена излучением 1 и тем же атомов источника. Поэтому в силу общности происхождения эти системы световых волн будут когерентны между собой. Раздел. Света на когерентные системы волн можно осущ. С помощью его отражения или преломления,1 из таких методов является метод, основанный на примере бизеркала Фринеля. А1О,А2О- 2 плоских зеркала, установленных под углом a. После отражения от зеркал, свет от источникаSраспространяется в виде 2 пучков с центрами в т.S1,S2, которые явл. Мнимыми изображениями источникаSв зеркалах. Эти пучки когерентны и при наложении на экран дают интерференционную картину.BC- поле интерференции. Ее результат в т. М зависит от длины волны светаaи от разности волн от мнимых источниковS1 иS2 до т. м.Начальная фаза колебаний источниковS1 иS2 одинаковы. Условия интер.Maxилиminимеют видr2-r1=+-ma,m=0,1,2- определяетmaxопределенного порядка,r2-r1- определяетmin.

Угол 2wпри вершинеSмежду 2 пучками света, кот. После отражения от зеркал сходятся в т. интер. Картины называется апертурой интерференции. Для получения когерентных систем волн можно использовать бипризму Френеля.

Ширина интерференционной полосы называется расстояние между 2 соседними интер. Maxилиmin. Случай где зеркало Фринеля ширина интер. Полосы=aL/l, гдеl- расстояние междуS1 иS2 , аL- расстояние до экрана. Для видимого светаa=5*19^-7м, поэтому для получения интер. Полос, которые можно различать глазом человекаl<<L,a->0. Возможность наблюдения интер. Полос зависит от их контрастности. Освещенность пропорциональна интенсивности падающего света (~I). Колич. Характеристикой интер. Катрины служит безразмерная величина полосV=(Imax-Imin)/ (Imax+Imin). Глаз человека различает интер. Полосы уверенно, еслиIпревышает 0.1. Положение на экране всех интер.Maxбудет зависеть от длины волны. Для 2 длин волн положениеmaxпорядкаNбудет отличаться др. от др. тем сильнее, чем больше величинаN, поэтому при увеличении значения интер.Maxбудет ухудшаться видимость полос, при освещение бизеркала Фринеля немонохром. Светом.

Полосы, соотв. Разным длинам волн будут накладываться др. на др. и интер. Картина складывается.