Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теоретическое введение. Интерференцией светаназывается явление наложения когерентных световых волн , в результате которого происходит пространственное перераспределение световогоИнтерференцией света называется явление наложения когерентных световых волн, в результате которого происходит пространственное перераспределение светового потока, то есть возникновение максимумов и минимумов интенсивности. Когерентность – это согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов. Так, две волны являются когерентными, если выполняются следующие условия: а) частоты волн равны n1=n2; б) разность фаз волн в течение всего времени их взаимодействия не изменяется, то есть j = j1 - j2 = const. Строго когерентными могут быть только монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны с постоянной во времени частотой, амплитудой и начальной фазой. Излучение обычного источника света представляет собой прерывистое спонтанное излучение света атомами в виде отдельных кратковременных импульсов (волновых цугов), длительность которых не превышает 10-8с, а начальные фазы изменяются совершенно хаотично. Вследствие этого свет, испускаемый макроскопическим источником, не является монохроматическим. Примером интерференции света, наблюдающейся в естественных условиях, может служить радужная окраска тонких пленок (мыльных пузырей, пленок масла или нефти на поверхности воды и т.п.). Образование частично когерентных волн, интерферирующих при наложении, в этом случае происходит вследствие отражения падающего на пленку света от её верхней и нижней поверхностей. Оптическая разность хода интерферирующих волн изменяется при переходе от одних точек на поверхности клина к другим в соответствии с толщиной пленки. В плёнке, имеющей вид клина, области одинаковой толщины вытянуты вдоль ребра клина и в соответствии с этим будут расположены тёмные и светлые полосы. Каждая из полос образуется за счет отражений от мест пластинки с одинаковой толщиной, поэтому интерференционные полосы получили название «полос равной толщины». Полосы равной толщины локализованы вблизи пластинки – над ней, либо под ней. В случае нормального падения лучей на пластинку полосы равной толщины локализуются на верхней поверхности пластинки. Интерференцию на клине впервые наблюдал И.Ньютон. Он исследовал цвет тонкой прослойки воздуха, заключённого между плоскопараллельной стеклянной пластинкой и выпуклой поверхностью линзы с радиусом кривизны около 10 метров (рис.1).
Роль тонкой пленки выполнял воздушный зазор, толщина которого h очень мала и уменьшается по мере приближения к точке соприкосновения линзы со стеклом. При нормальном падении сверху на такую систему монохроматического света интерференция наблюдается при отражении от верхней поверхности прослойки на границе стекло-воздух и от нижней поверхности на границе воздух-стекло. В отраженном свете оптическая разность хода с учетом того, что показатель преломления воздуха n = 1, а угол падения α = 0, равна (1) (волна, отраженная от плоской поверхности линзы, при этом не учитывается, так как оптическая разность хода между ней и волнами, отраженными от границ воздушного зазора, больше длины когерентности). Поскольку оптическая структура обладает осевой симметрией, наблюдающиеся интерференционные полосы принимают вид концентрических колец: в центре – темное пятно, окруженное светлой концентрической полосой, которая постепенно переходит в темную, затем снова сменяется светлой и т. д. По мере увеличения толщины прослойки воздуха расстояние между соседними минимумами и максимумами уменьшается. В проходящем свете центральное пятно – светлое, следующее кольцо темное и т.д. Эта интерференция получила название «кольца Ньютона». Если свет падает на такую систему под каким-либо углом, то интерференционные линии имеют вид эллипсов. Из рисунка 1 видно, что , (2) где R – радиус кривизны линзы; r – радиус окружности, всем точкам которой соответствует зазор h. Величиной h2 ввиду её малости по сравнению с 2Rh в выражении (2) можно пренебречь, тогда для толщины зазора получим h = r2/2R. Оптическая разность хода лучей будет равна . (3) Из (3) и условий интерференционных максимумов и минимумов получим для радиуса k-го светлого кольца , k =1,2,3… (4) и для тёмного кольца , k = 0,1,2,3… (5) Отметим, что чем больше k (порядковый номер кольца), тем меньше различие между радиусами соседних колец, то есть тем ближе расположены кольца друг к другу. Измеряя радиусы соответствующих колец, можно определить длину волны и, наоборот, по известной l найти радиус кривизны линзы. Более верный результат, исключающий систематическую погрешность, получится, если вычислять R (или λ) по разности радиусов двух колец rk и rn. В этом случае формула для вычисления будет иметь вид , (6) где k и n номера колец. При освещении белым светом центральное темное пятно будет окружёно системой цветных колец, соответствующих интерференционным максимумам света с различными значениями длин волн. Число наблюдаемых колец при этом невелико, так как при больших k происходит наложение колец разных длин волн, и они расплываются.
|