Фотометрия, геометрическая и волновая оптика. Лантух Ю.Д - 27 стр.

            Лабораторная работа № 3 Интерференция света

                                 Цель работы:
      1 Ознакомиться с явлением интерференции.
      2 Изучить основные интерференционные схемы, образованные делением
световых волн по фронту и амплитуде.
      3 Измерить опытным путем основные характеристики интерференцион-
ных картин и параметры используемых оптических элементов.

                                   1 Введение
     1.1 Когерентность и монохроматичность световых волн

       Интерференцию света можно объяснить, рассматривая интерференцию
волн. Необходимым условием интерференции волн является их когерентность,
т.е. согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колеба-
тельных или волновых процессов. Этому условию удовлетворяют монохрома-
тические волны - неограниченные в пространстве волны одной определенной и
строго постоянной частоты. Так как ни один реальный источник не дает строго
монохроматического света, то волны, излучаемые любыми независимыми ис-
точниками света, всегда некогерентны. Поэтому на опыте не наблюдается ин-
терференция света от независимых источников, например от двух электриче-
ских лампочек.
       Любой немонохроматический свет можно представить в виде совокупно-
сти сменяющих друг друга независимых цугов - коротких "отрезков" гармони-
ческих волн. Средняя продолжительность одного цуга τког называется временем
когерентности. Когерентность существует только в пределах одного цуга, и
время когерентности не может превышать время излучения, т.е. τког < τизл. При-
бор обнаружит четкую интерференционную картину лишь тогда, когда время
разрешения прибора значительно меньше времени когерентности накладывае-
мых световых волн.
       Если волна распространяется в однородной среде, то фаза колебаний в
определенной точке пространства сохраняется только в течение времени коге-
рентности τког. За это время волна распространяется в вакууме на расстояние lког
= cτког, называемое длиной когерентности (или длиной цуга). Таким образом,
длина когерентности есть расстояние, при прохождении которого две или не-
сколько волн утрачивают когерентность. Отсюда следует, что наблюдение ин-
терференции света возможно лишь при оптических разностях хода, меньших
длины когерентности для используемого источника света.
       Чем ближе волна к монохроматической, тем меньше ширина ∆ω спектра
ее частот и, как можно показать, больше ее время когерентности τког, а следова-
тельно, и длина когерентности lког. Когерентность колебаний, которые совер-
шаются в одной и той же точке пространства, определяемая степенью монохро-
                                                                            27