Интерференция света. Условие интерферентности волн.

Понятие о когерентности электромагнитных волн.

Интерференцией света называется наложение 2х или более когерентных волн, в результате которого происходит перераспределение светового потока пространства. Интерферировать могут только когерентные волны. Критерий когерентности: 1) ω(f)=const – волны монохромны, 2) δ=φ2-φ1=const, φ2=φ1, δ=0, длины волн одинаковы 3) световые векторы должны колебаться в одной плоскости, т.е. E1(в)||E2(в). Понятие когерентности является относительным. Для характеристики когерентности вводят понятие пространственной и временной когерентности. Временем когерентности называют такой промежуток времени, в течении которого случайное изменение фазы волны достигает значения π. t_ког*c=l_ког – длина когерентности – отрезок, проход. волной, на длине которого случайное изменение фазы волны приобретает знанчение π.

Интерференция света. Условие интерферентности волн.

Согласно теории Максвела волна распространяется с фазовой скоростью v=c / √εμ`; ε, μ–диэлектрическая и магнитная проницаемости сред, в воздухе ≈1. v=c/ √ε`; c/v=n, n=√ε`. Для электро-магнитной волны распр. вдоль оси х: E(в)=Eo cos(ωt–kx + φ);

H(в)=Ho cos (ωt – kx + φ); k=π/λ – волновой вектор / волновое число. E, H – векторы напряженности.

Векторы E и H – колеблются. В перпендикулярной плоскости, значение эл-маг волны поперечны. Опыт показывает, что электро-хим., физио-логич., фото-хим. и др. действия обусловлены колебанием вектора E. В дальнейшем будем говорить о световом векторе, подразумевая под ним колебание вектора напряженности электрического поля E. Обозначим амплитуду светового вектора через A. Закон, по которому меняется во времени и пространстве амплитуда светового вектора называется уравнением световой волны: y=Acos(ωt-kx+φ); y=Acos(ωt+φ); Световая волна несет с собой энергию. Плотность потока этой энергии определяется вектором Пойнтинга

S(в)=[E(в)*H(в)]. Согласно электро-магнитной теории Максвела амплитуды E и H связаны: Eo√ε0ε`=Ho√μ0`; H=Eo√ε` *√ε0/μ0` = Eo n √ε0/μ0`; H~nEo; S(в)~Ho Eo ~nEo(c.2); Среднее значение S(в) – интенсивность световой волны: I~nEo(c.2)~nA(c.2); I~nA(c.2)

Условие наблюдения четкой интерфереционной картины

Если свет не монохроматический, а представляет собой некоторый спектр волн, то при данном угле падения условие max: ∆=ki λi (kλ1=(k+1)λ2=

=(k+2)λ3=…). Чтобы такое наблюдение оказалось возможным, необходимо, чтобы интервал длин волн был ограничен λЄ[λ; λ+∆λ]. k(λ+∆λ)=(k+1)λ;

∆λ=λ/2;Чем больше d, тем больше k, и тем теснее располагаются полосы.

1Å=10(c.-10)м – анстрем. ∆λ=100Å, λ=5000Å, k=50. Используя соотношение (1) получим n=1,5; d=8мкм, ∆λ=0,1Å, d>в 10(c.3). Интерференцию можно наблюдать в клинообразных тонких слоях при этом угол схождения поверхностей должен быть от нескольких секунд до минут.. 1. Интерференция света. Когерентные волны. Выведите выражение интенсивности результирующей волны в случае сложения когерентных и не когерентных волн.

Явление интерференции света состоит в отсутствии простого суммирования интенсивности волн при их наложении т.е. взаимном усилении волн одних т-к прост-ва и ослабления в др-х.

Устойчивую картину интерференции света дают только когерентные волны. Две волны яв-ся когер-ми если: 1) ω(f)=const – волны монохромны, 2) δ=φ2-φ1=const, φ2=φ1, δ=0, длины волн одинаковы 3) световые векторы должны колебаться в одной плоскости, т.е. E1(в)||E2(в).

Оптической длиной пути наз. Величина =-я произвед-ю геометр-й длины пути на показатель преломления среды в которой распростр-ся луч света. Оптическая разность хода 2-х лучей D=l₁n₁-l₂n₂. max-м интерф-ии наблюдается если D=2ml/2

(m=0,1,…) min-м если D=(2m+1)l/2, (m=0,1,…).