A. Методы наблюдения

Методы наблюдения интерференции света

Источники когерентных волн также называются когерентными. Два независимых источника (кроме лазеров) некогерентны. Это объясняется тем, что излучение таких источников представляет собой суммарное излучение отдельных атомов, а атомы излучают беспорядочно, и поэтому нет каких-либо постоянных соотношений между фазами волн, излучаемых источниками. Процесс излучения атома длится короткое время \(\Bigr( \tau \approx 10^{-8}\) c \(\Bigl).\) За такое время атом испускает ограниченный цуг волн (обрывок синусоиды (рис. 17.6)) некоторой длины l. Лишь в течение этого времени волны, испускаемые атомами, имеют приблизительно постоянные амплитуду и фазу колебаний. За это время (время когерентности) волна проходит расстояние \(~L = c \tau = \) 3 \(\cdot\) 10⁸ м\с \(\cdot\) 10^-8 c = 3 м, называемое длиной когерентности. Следовательно, наблюдение интерференции света возможно лишь при оптической разности хода \(~\Delta \le L.\) При разности хода \(~\Delta > L\) встречаться будут волны разных цугов, и картина наложения волн будет непрерывно изменяться.

Рис. 17.6

До появления лазеров во всех приборах для наблюдения интерференции света когерентные волны получали разделением и последующим сведением световых волн, представляющих части одной и той же волны, идущие от единственного источника и достигающие точки наблюдения разными путями. Практически это можно осуществить с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих тел.

а) Метод Юнга.

Источником света служит ярко освещенная щель S (рис. 17.7), от которой фронт волны падает на две узкие равноудаленные щели S₁ и S₂, параллельные щели S. Таким образом, щели S₁ и S₂ играют роль когерентных источников. Интерференционная картина наблюдается на экране, расположенном параллельно щелям, в области ВС. В центре расположена светлая полоса, а по краям радужные полоски.

Рис. 17.7

б) Зеркала Френеля.

Свет от источника S (рис. 17.8) расходящимся пучком попадает на два плоских зеркала, расположенных друг от друга под углом, близким к 180°. Световые пучки, отразившиеся от обоих зеркал, можно считать выходящими от мнимых источников S₁ и S₂, являющихся мнимыми изображениями источника S в зеркалах. Мнимые источники S₁ и S₂ когерентны, и исходящие из них световые лучи, встречаясь друг с другом, интерферируют в области взаимного перекрытия. Интерференционная картина наблюдается на экране Э, защищенном от прямого попадания света источника S непрозрачным экраном КК.

Рис. 17.8

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 507-508.