Способы наблюдения интерференции света

Интерференцию света можно наблюдать только при наложении когерентных волн. Это должны быть волны одинаковой частоты, с неизменной разностью начальных фаз. Получение таких волн – непростая экспериментальная задача. Обычно с этой целью исходную волну искусственно разделяют на две. Так возникают две когерентные волны. При их последующем слиянии можно наблюдать явление интерференции.

Познакомимся подробнее с некоторыми классическими методами получения когерентных волн.

Зеркала Френеля (1816 г.) (рис. 5.3)

Рис. 5.3

Источник света S — ярко освещенная узкая щель; ON и OM — плоские зеркала, образующие угол близкий к ; Э₁ — ширма, предохраняющая экран наблюдения (Э) от попадания прямых лучей света от источника S;

S₁, S₂ — мнимые изображения источника света S в зеркалах ОМ и ОN соответственно.

Так как <POQ = 2φ, а точки S, S₁ и S₂ лежат на одной окружности радиуса r = OS = OS₁ = OS₂, расстояние между мнимыми источниками S₁ и S₂

Расстояние от мнимых источников до экрана:

l = a + b ≈ r + b.

Здесь а — расстояние от мнимых источников до ребра зеркал:

Теперь, воспользовавшись уравнением (5.10), вычислим ширину интерференционных полос на экране наблюдения.

В нашем случае

а

Значит ширина интерференционных полос, даваемых зеркалами Френеля,

.

Возможное число полос:

.

На рисунке 5.4 приведена еще одна схема установки «Зеркала Френеля».

Рис. 5.4

Бипризма Френеля (рис. 5.5)

Две призмы с малыми преломляющими углами J, сложенные своими основаниями, образуют бипризму (рис.5.5).

Рис. 5.5.

Бипризма освещается светом прямолинейного источника S, параллельного общей грани бипризмы. Известно, что при прохождении призмы, световые лучи отклоняются в сторону ее основания на угол φ = (n - 1) . Здесь n – показатель преломления материала призмы

В результате преломления, возникают два мнимых источника S₁ и S₂ — изображения реального источника света S.

Расстояние между мнимыми источниками S₁ и S₂

,

где: a — расстояние от источника S до бипризмы.

Интерференционная картина возникает в результате суперпозиции двух когерентных цилиндрических волн, исходящих из мнимых линейных источников S₁ и S₂.

Для расчета ширины интерференционных полос вновь воспользуемся уравнением

(5.10)

В случае бипризмы: r₀ = (a + b), .

Поэтому ширина интерференционных полос:

.

Число интерференционных полос, как и в случае зеркал Френеля, найдем, разделив ширину области перекрытия световых пучков на ширину интерференционных полос.

.