Курс общей физики. Лазарев А.П - 78 стр.

UptoLike

Рубрика: 

78
Это «раздвоение» можно осуществить , например,
посредством экрана с двумя малыми отверстиями. В соответствии с
принципом Гюйгенса - Френеля источник света S создает в отверстиях
экрана вторичные источники света S
1
и S
2
. Очевидно, что всякое
изменение фазы волн, излучаемых основным источником S,
сопровождается точно такими же изменениями фаз волн, излучаемых
вторичными источниками S
1
и S
2
. Следовательно, у волн, излучаемых
источниками S
1
и S
2
, разность фаз все время остается неизменной , т.е.
источники являются когерентными.
Другой способ получения когерентных источников основан на
отражении света от двух плоских зеркал, установленных под углом α ,
близким к 180
0
. Эта оптическая система называется зеркалами Френеля.
Когерентными источниками служат изображения S
1
и S
2
основного
источника света S.
В отличие от механических волн, для электромагнитных (световых )
волн необходимо определять не геометрическую разность хода , а так
называемую оптическую разность хода лучей , которая будет рассмотрена
ниже.
Интерференция света , отраженного от прозрачных пленок
Рассмотрим интерференционные явления, возникающие при
отражении света от тонких прозрачных пластин (пленок ).
Пусть на тонкую пленку толщиной d падают параллельные лучи
монохроматического света (рис.4).
Очевидно, что из некоторой точки С будут
выходить два практически совпадающих
когерентных луча : луч 2, отраженный от
верхней поверхности пленки, и луч 1,
отраженный от нижней ее поверхности.
Понятно , что разность хода
l
этих лучей
зависит от угла падения α и толщины пленки
d пленки. Кроме того,
l
зависит еще и от
показателя преломления n вещества пленки,
так как на участке АВС луча 1 световые волны распространяются со
скоростью в n раз меньшей , чем на участке DC луча 2. Это ведет к
увеличению разности фаз волн, а, следовательно, и разности хода лучей .
Поэтому в данном случае следует рассматривать оптическую разность
хода лучей .
(
)
(
)
.2/
λ
+
+
=
CDnBCABl
(8)
Слагаемое λ /2 появляется в связи с тем , что луч 2 отражается (в точке
С) от оптически более плотной среды , его фаза изменяется на π , что
соответствует дополнительной разности хода λ /2. Луч 1 отражается (в
точке В) от оптически менее плотной среды , его фаза не изменяется.
Если разность хода равна целому числу длин волн λ падающего
света , то лучи 1 и 2 максимально усилят друг друга . Нетрудно усмотреть ,
что при (при данном значении α ) такой результат интерференции будет
иметь место не только для точки С , но и для всех других точек
n
A
B
C
D
1
2
2
1
Рис. 4
                                        78
       Э то «ра здвоение»            м ожно осущ ествить,                на прим ер,
посредством эк ра на с двум я м а лы м и отверстиям и. В соответствии с
принципом Г ю йгенса -Ф ренеля источник света S созда ет в отверстиях
эк ра на вторичны е источник и света S1 и S2. О чевидно, что всяк ое
изм енение ф а зы          волн, излуча ем ы х основны м           источник ом    S,
сопровожда ется точно та к им и же изм енениям и ф а з волн, излуча ем ы х
вторичны м и источник а м и S1 и S2. С ледова тельно, у волн, излуча ем ы х
источник а м и S1 и S2, ра зность ф а з все врем я оста ется неизм енной, т.е.
источник и являю тсяк огерентны м и.
       Д ругой способ получения к огерентны х источник ов основа н на
отра жении света от двух плоск их зерк а л, уста новленны х под углом α,
близк им к 1800. Э та оптическ а я систем а на зы ва ется зерк а ла м и Ф ренеля.
К огерентны м и источник а м и служа т изобра жения S1 и S2 основного
источник а света S.
       В отличие отм еха ническ их волн, для элек тром а гнитны х (световы х )
волн необходим о определять не геом етрическ ую ра зность хода , а та к
на зы ва ем ую оптическ ую ра зность хода лучей, к отора я будет ра ссм отрена
ниже.
         И н тер фер ен ция света, отр аж ен н ого от пр озр ачн ых плен ок
       Ра ссм отрим       интерф еренционны е явления, возник а ю щ ие при
отра жении света оттонк их прозра чны х пла стин(пленок ).
       П усть на тонк ую пленк у толщ иной d па даю т па ра ллельны е лучи
                             ’       м онохром а тическ ого      света      (рис.4).
1        2 D               2         О чевидно, что из нек оторой точк и С будут
                          1’         вы ходить два пра к тическ и совпа даю щ их
       A                             к огерентны х луча : луч 2, отра женны й от
                   C                 верхней поверхности пленк и, и луч 1,
                               n отра женны й от нижней ее поверхности.
                                     П онятно, что ра зность хода ∆l этих лучей
             B                       за виситотугла па дения α и толщ ины пленк и
           Рис. 4                    d пленк и. К ром е того, ∆l за висит ещ е и от
                                     пок а за теля прелом ления n вещ ества пленк и,
та к к а к на уча стк е А ВС луча 1 световы е волны ра спростра няю тся со
ск оростью в n ра з м еньш ей, чем на уча стк е DC луча 2. Э то ведет к
увеличению ра зности ф а з волн, а , следова тельно, и ра зности хода лучей .
П оэтом у в да нном случа е следует ра ссм а трива ть оптическ ую ра зность
хода лучей .                 ∆l = ( AB + BC )n − (CD + λ / 2 ).                 (8)
       С ла га ем ое λ /2 появляетсявсвязи с тем , что луч 2 отра жа ется(вточк е
С ) от оптическ и более плотной среды , его ф а за изм еняется на π, что
соответствует дополнительной ра зности хода λ /2. Л уч 1 отра жа ется (в
точк е В) отоптическ и м енее плотной среды , его ф а за не изм еняется.
       Е сли ра зность хода ра вна целом у числу длин волн λ па да ю щ его
света , то лучи 1 и 2 м а к сим а льно усилят друг друга . Н етрудно усм отреть,
что при (при да нном зна чении α) та к ой результа т интерф еренции будет
им еть м есто не тольк о для точк и С , но и для всех других точек