Составители:
Рубрика:
Интерференция и дифракция света 1-6
Итак, при сложении двух колебаний надо различать два предельных случая.
1. Разность фаз колебаний сохраняется неизменной за время
τ
, достаточное для
наблюдений. Средняя энергия результирующего колебания отличается от суммы
средних энергий исходных колебаний и может быть больше или меньше нее в
зависимости от значения разности фаз. В этом случае колебания называются
когерентными, т.е. имеет место явление интерференции колебаний.
2. Разность фаз колебаний беспорядочно меняется за время наблюдения. Средняя
энергия результирующего колебания равна сумме средних энергий исходных
колебаний. При их сложении наблюдается простое суммирование интенсивностей, т.е.
интерференция не имеет места.
Интерференция волн и когерентность
Если колебания в волнах когерентны, то согласно изложенным законам
сложения колебаний при наложении двух или более волн в пространстве в разных его
точках происходит взаимное усиление или ослабление колебаний в зависимости от
разности фаз. Это явление называется интерференцией колебаний. В результате
интерференции происходит перераспределение в пространстве энергии
интерферирующих волн, что приводит к образованию интерференционной картины в
виде чередующихся светлых и темных полос.
Реальные источники света состоят из огромного множества излучающих атомов
и молекул, которые в общем случае (кроме лазеров) излучают независимо и не
настолько согласованно, чтобы создать когерентную волну. Излучение атомов
обрывается и возникает со случайно изменяющейся фазой, следовательно, не является
строго монохроматическим, хотя за время одного акта излучения оно близко к
гармоническому колебанию. Среднее время
, в течении которого амплитуда, частота
и начальная фаза колебаний остаются почти неизменными, называется временем
когерентности. Для строго монохроматического излучения
τ
c
τ
с
бесконечно велико. Так
как за время
колебание в волне распространяется на расстояние
c
τ
cc
lc
τ
= n, где n -
показатель преломления среды, в которой распространяется электромагнитная волна,
то на расстояниях, не превышающих l
с
вдоль направления распространения колебания
когерентны. Поэтому величина
cc
lc
τ
= n называется длиной когерентности или
длиной волнового цуга (рис. 2).
В реальных волнах амплитуда и фаза колебаний изменяется не только вдоль
направления распространения волны, но и в поперечном сечении пучка. Максимальное
расстояние между точками в поперечном сечении пучка, при котором колебания в них
остаются когерентными, называется поперечным радиусом пространственной
когерентности. Радиус и площадь поперечного сечения пучка, в любой паре точек
которого колебания когерентны, называется площадью пространственной
когерентности. Площадь пространственной когерентности тем больше, чем меньше
угловые размеры источника света. Для солнечного света при средней длине волны
0, 5
мкм
λ
= на поверхности Земли радиус площадки когерентности составляет
примерно 0,06 мм.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
