Занятие 2. Интерференция света

Краткие теоретические сведения

Основные формулы.

Интерференция света. Интерференция - это явление, возникающее при наложении когерентных световых волн, линейно поляризованных в одной плоскости, состоящее в устойчивом во времени усилении или ослаблении интенсивности результирующей световой волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн.

Оптическая длина пути:

где – показатель преломления; — геометрическая длина пути. Если один луч проходит путь длиной в среде с показателем преломления , а другой луч — путь в среде с показателем преломления , то оптическая разность хода этих лучей:

Разность фаз колебаний , связана с оптической разностью хода интерферирующих волн соотношением:

где - длина волны в вакууме.

Условие интерференционного максимума:

Условие интерференционного минимума:

Если интерференция наблюдается в тонких плоскопараллельных пластинках или пленках (находящихся в воздухе) в проходящем свете (Рис. 1), то оптическая разность хода интерферирующих волн определяется по формуле

или

где - толщина пленки; - показатель преломления вещества пленки; - угол преломления; - угол падения.

Если интерференция наблюдается в отраженном свете (Рис. 2), то для определения оптической разности хода надо учесть изменение разности хода лучей на при отражении света от более плотной среды. Формула разности хода в этом случае имеет вид:

Рис. 2

Тогда условие максимального усиления света в проходящем свете:

.

Условие максимального ослабления света:

.

Радиусы световых колец Ньютона в отраженном свете определяются по формуле:

где - номер кольца; - радиус кривизны поверхности линзы, соприкасающейся с плоскопараллельной стеклянной пластинкой.

Радиусы темных колец в отраженном свете:

.

В проходящем свете расположение световых и темных колец обратно их расположению в отраженном свете.

Вопросы для ответа у доски:

1. Интерференция света.

Дайте определение когерентности волн и источников. Какую величину называют временем когерентности, длиной когерентности? Какова связь между ними? Для чего вводятся понятия временной и пространственной когерентностей? Введите в рассмотрение понятие интерференции. Рассчитайте координаты максимума и минимума интерференционной картины и ширину интерференционной полосы.

2. Опыт Юнга.

Поясните опыт, укажите ход лучей. Рассчитайте оптическую разность хода лучей. Запишите условие интерференционных максимумов и минимумов. Как изменится интерференционная картина в опыте Юнга, если эту систему поместить в воду?

4. Интерференция при прохождении света через плоскопараллельную пластинку.

Покажите ход лучей. Рассчитайте оптическую разность хода лучей. Запишите условие интерференционных максимумов и минимумов.

5. Кольца Ньютона.

Покажите ход лучей. Рассчитайте оптическую разность хода, также радиусы светлых и темных колец.

6. Интерферометры.