Когерентность и монохроматичность световых волн
Лекция 2. Интерференция световых волн
План лекции
2.1. Когерентность и монохроматичность световых волн.
2.2. Интерференция от двух когерентных источников.
2.3. Интерференция в тонких пленках.
2.4. Интерферометры.
2.5. Использование лазерной интерферометрии в строительстве.
Когерентность и монохроматичность световых волн
Явление интерференции света состоит в перераспределении светового потока, возникающем при сложении когерентных волн и проявляющемся во взаимном усилении световых волн в одних точках пространства и ослаблении их - в других. Это приводит к появлению устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов интенсивности света.
Необходимым условием интерференции волн является их когерентность, т.е. согласованное протекание во времени и пространстве волновых процессов. Этому удовлетворяют монохроматические волны, для которых
.
Они соответствуют неограниченной в пространстве синусоидальной волне:
.
При суперпозиции (наложении) таких волн
и наблюдается интерференционная картина.
Вид интерференционной картины зависит от характера наложения когерентных волн (рис. 2.1 – 2.3):
1) при таком наложении волн нет усиления сигнала:
Рис. 2.1
2) при таком наложении волн имеет место равномерная освещенность экрана:
Рис. 2.2
3) при таком наложении волн имеет место усиление сигнала:
Рис. 2.3
Для получения когерентных волн, дающих интерференционную картину, необходимо выполнение следующих условий:
Волны монохроматичны, если:
Реальные тепловые источники света дают некогерентные волны, т.к. атомы этих источников излучают свет очень короткое и конечное время:
.
Такое прерывистое излучение света атомами дает волновые цуги (см. рис. 2.4).
Рис. 2.4
Средняя продолжительность одного цуга называется временем когерентности. Длина цуга в вакууме lц , т.е. длина когерентности, будет равна:
,
где c – скорость света в вакууме.
Сравнение источников света по степени когерентности дано в таблице 2.
Таблица 2
Вид источника света | |||
Тепловые источники | |||
Лазеры |
Из таблицы видно, что лазеры дают световую волну гораздо более высокой степени когерентности, чем тепловые источники света.
Для получения когерентных световых пучков от тепловых источников света применяют различные приемы: метод щелей Юнга1 (рис. 2.5), зеркала Френеля (рис. 2.6), бипризму Френеля (рис. 2.7) и другие.
Рис. 2.5
[1] Т. Юнг (1773–1829), английский ученый.
Рис. 2.6
Рис. 2.7
Дата добавления: 2016-04-22; просмотров: 1692;