ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ПУЧКОВ

Интерференцией(от лат. inter – взаимно и ferio – ударяю)света называется явление пространственного перераспределения энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн.

Впервые явление интерференции обнаружили в XVII в. независимо друг от друга английские физики Роберт Бойль (1627-1691 гг.) и Роберт Гук (1635-1703 гг.). Они наблюдали разноцветную окраску тонких плёнок (масляных или бензиновых пятен на поверхности воды).

Открытое ими явление исследовал И. Ньютон, однако он не смог его объяснить с точки зрения своей корпускулярной теории света. Правильное объяснение интерференции света как типично волнового явления было дано только в начале XIX века английским учёным Томасом Юнгом (1773-1829гг.) и французским физиком Огюстеном Френелем (1788-1826гг.).

В 1801 году Юнг, ввёл принцип суперпозиции и объяснил «цветастость» тонких пленок интерференцией лучей, отражённых от внешней и внутренней поверхности плёнки. Толщина плёнки обычно меняется от места к месту, поэтому она окрашивается во все цвета радуги.

Устойчивая во времени интерференционная картина – ряд чередующихся тёмных и светлых полос может наблюдаться только при наложении когерентных волн.

Когерентныминазываются волны с одинаковой частотой, поляризацией и постоянной разностью фаз.

Юнг был первым, кто понял, что волны от двух разделённых в пространстве и независящих друг от друга источников света не когерентны. Поэтому он пропустил в тёмную комнату солнечный свет через узкую щель (шириной около 1 мкм), затем с помощью двух щелей и такой же ширины, находящихся друг от друга на расстоянии порядка нескольких микрон, разделил этот пучок света на два (рис.1.1). Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели и , перекрывались. В области перекрытия световых пучков наблюдалась устойчивая интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. В центре экрана видна полоса белого солнечного света. Остальные интерференционные максимумы окрашены.

Рис.1.1. Опыт Юнга

В своём опыте Юнг достаточно точно определил длину световой волны: для крайней фиолетовой части спектра он получил значение длины волны 0,42 мкм, для красного света – 0,7 мкм.

Таким образом, в классическом опыте Юнга когерентные световые пучки были получены путём разделения и последующего сведения лучей, исходящих от общего источника света.

Разделение света на когерентные пучки можно осуществить и другими методами: с помощью зеркал и преломляющих поверхностей (метод зеркал Френеля, метод зеркала Ллойда, метод бипризмы Френеля, метод тонких пленок и др.).

Рассмотрим некоторые из них.