Общая Физика. Оптика

5. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
Интерференция света — сложение в пространстве двух или нескольких когерентных световых волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.
Интерференция света – явление перераспределения энергии в пространстве.

5.1.ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
Когерентность. Когерентностью называется согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов. В соответствии с этим определением две монохроматические волны одной частоты всегда будут когерентными.
Монохроматические волны — неограниченные в пространстве волны одной определенной и постоянной частоты — являются когерентными.
Немонохроматический свет можно представить в виде совокупности сменяющих друг друга коротких гармонических импульсов излучаемых атомами — волновых цугов.
Средняя продолжительность одного цуга τког называется временем когерентности.

5.2.ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. КОГЕРЕНТНОСТЬ
Если волна распространяется в однородной среде, то фаза колебаний в определенной точке пространства сохраняется только в течение времени когерентности. За это время волна распространяется в вакууме на расстояние
lког = cτ ког , называемое длиной когерентности (или длиной цуга).
Поэтому наблюдение интерференции света возможно лишь при оптических разностях хода, меньших длины когерентности для используемого источника света.
Временная когерентность — это, определяемая степенью монохроматично-сти волн, когерентность колебаний, которые совершаются в одной и той же точке пространства. Временная когерентность существует до тех пор, пока разброс фаз в волне в данной точке не достигнет π .

5.3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. КОГЕРЕНТНОСТЬ
Длина когерентности — расстояние, на которое перемещается волна за время когерентности
Длина когерентности определяет размер области экрана, на которой наблюдается интерференционная картина.

5.4. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. КОГЕРЕНТНОСТЬ.
здесь m предельный порядок наблюдения интерференции, начиная
с которого интерференция не наблюдается.
Величина λ/Δλ характеризует степень монохроматичности

5.5. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. КОГЕРЕНТНОСТЬ.

5.6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. КОГЕРЕНТНОСТЬ.
Для получения интерференционной картины необходимо,
чтобы оптическая разность хода была меньше длины когерентности:
Δ < lког , где Δ=n(S2-S1)

6.1. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.
Рассмотрим суперпозицию двух плоских монохроматических
волн одинаковой частоты:
A1=A10 cos(ωt+kr1+ϕ1), A1=A10
A2=A20 cos(ωt+kr2+ϕ2), A2=A20
k=2π/λ - волновое число,
λ=2πс/ω - длина волны,
c- скорость света,
r1 и r2 – длина пути пройденная волной 1 и 2 соответственно.
= (kr2+ϕ2)-( kr1+ϕ1) – разность фаз,
ϕ2 и ϕ1 – начальные фазы 2 и 1 волны соответственно.

6.2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.
Если колебания некогерентны т.е. начальные фазы беспорядочно меняются во времени, и разность фаз есть функция времени
δ= δ(t) – непрерывно меняется с равной вероятностью, то среднее значение по времени , тогда последнее слагаемое в выражении для результирующей амплитуды обратится в ноль.
I ∝ A2

6.3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.
Если колебания когерентны т.е. начальные фазы не зависят от времени, и разность фаз не есть функция времени
δ≠ δ(t)

6.5. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА.
Если колебания когерентны т.е. начальные фазы не зависят от времени, и разность фаз не есть функция времени
δ≠ δ(t)

6.6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. УСЛОВИЕ МИНИМУМОВ И МАКСИМУМОВ
cos(δ)=1 при δ=±2mπ, где m=0, 1, 2, 3…
если I1=I2 =I0, тогда
cos(δ)=-1 при δ=±(2m+1)π, где m=0, 1, 2,3…
если I1=I2 =I0, тогда

6.6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА. УСЛОВИЕ МИНИМУМОВ И МАКСИМУМОВ
тогда
-условие интерференционных
минимумов, колебания возбуждаемые в точке
наблюдения будут происходить в противофазе
-условие
интерференционных максимумов