Интерференция света. Сложение в пространстве световых лучей, при котором образуется постоянное во времени распределение усиления и ослабления света

Сложение в пространстве световых лучей, при котором образуется постоянное во времени распределение усиления и ослабления света, называется интерференцией света.

Для получения устойчивой интерференционной картины нужны согласованные световые лучи. Они должны иметь одинаковые длины и постоянную разность фраз в любой точке пространства – быть кагорентными, то есть совершенно одинаковыми.

Мы видели интерференционную картину, когда в детстве развлекались пусканием мыльных пузырей, наблюдая за радужным переливом цветов тонкой пленки пузыря или пленки из нефти на поверхности воды. Именно интерференция света делает их столь достойным восхищения. (Рисунок 2)

Объясняется появление цветов в тонких пленках, (рисунок 5) сложением лучей 1 и 2, один из которых (1) отражается от наружной поверхности пленки, а другой (2) – от внутренней. При этом происходит интерференция световых лучей – сложение, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления света в различных точках пространства. Усиление света произойдет в том случае, если преломленный луч 2 отстанет от отраженного луча 1 на целое число длин волн. Если же второй луч отстанет от первого на половину длины волны, то произойдет ослабление света.

Различие в цвете связано с различием в длине волны. Световым пучкам различного цвета соответствуют лучи различной длины волны. Для взаимного усиления, отличающихся друг от друга длиной (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина пленки. Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета.

Простую интерференционную картину можно наблюдать в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.

Возьмем плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядываем плоскую поверхность линзы, мы обнаружим в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец (Рисунок 6) Рассмотрим случай, когда луч определенной длины падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу. Луч 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе стекло – воздух, а луч 2 – в результате отражения от пластины на границе воздух – стекло. Луч 2 проходит больший путь, чем луч 1. Если второй луч отстает от первого на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга. Если второй луч отстает от первой на нечетное число полуволн, то лучи гасят друг друга.

Мы наблюдали непрерывный спектр при интерференции света.