Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 55 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 70
Первый лабораторный опыт по наблюдению интерференции света предложил Томас Юнг в 1807 году. Он
впервые ввел термин "интерференция", предложил принцип суперпозиции волн. Опыт Юнга стал классическим
(рис. 70). Когерентные волны получают при освещении двух узких щелей
1
S и
2
S в непрозрачном экране, чем
достигается временная когерентность двух волн. Первичным источником света служит ярко освещённая щель
S , которая параллельна щелям
1
S и
2
S , и находится от них на одинаковом расстоянии. Наличие дополнитель-
ного экрана со щелью S позволяет обеспечить пространственную когерентность волн. Каждая из щелей
1
S и
2
S является источником вторичных когерентных волн, при наложении которых в пространстве наблюдается
интерференционная картина. Одни точки интерференционного поля имеют максимумы интенсивности, а дру-
гие – минимумы. Направления, вдоль которых наблюдаются максимумы или минимумы интенсивности обра-
зуют гиперболические кривые, каждой из которой соответствует постоянная разность хода волн. Из курса выс-
шей математики известно, что геометрическое место точек, для каждой из которых разность расстояний до
двух заданных точек есть величина постоянная, является кривой, называемой гиперболой. В оптике интерфе-
ренционная картина наблюдается на экране Э. В центре интерференционной картины наблюдается максимум
интенсивности, так как для этой точки разность хода
0
12
=
−
=
∆
rr . Для первого, второго, третьего, … макси-
мумов интенсивности
...,3;2;
λ
=
∆λ=∆λ=
∆
. Минимумы интенсивности наблюдаются при
...,
2
5;
2
3;
2
λλλ
=∆ .
Опыт показывает, что по мере увеличения щели S, когда большее число атомов получает возможность по-
сылать свет на щели
1
S и
2
S , интерференционная картина становится менее отчётливой и при некотором раз-
мере щели S совершенно исчезает. При этом размере отверстия S максимум интерференции одной картины
(обусловленный одной точкой отверстия) располагается в местах минимумов другой картины (обусловленной
другими точками отверстия) и наблюдать интерференцию становится невозможным. При использовании лазер-
ного излучения или СВЧ-излучения в опыте Юнга щель S можно убрать, так как эти излучения обладают доста-
точной пространственной когерентностью.
Для постановки опыта Юнга в оптическом диапазоне волн в качестве двух
щелей целесообразно использовать негатив, полученный на фотопленке "Микрат-
300", на котором сфотографирован лист бумаги с изображёнными на нём чёрной
тушью двух параллельных линий толщиной 1,5 мм при расстоянии между ними
2,5 мм. Двадцатикратное уменьшение линий при фотосъёмке даёт на негативе две
контрастные щели необходимого размера. На рисунке 71 показана интерференци-
онная картина, наблюдаемая в лазерном излучении, и соответствующая осцилло-
грамма распределения интенсивности в световом поле, которая соответствует
закону (2.1.31). Двухлучевая интерференционная картина в монохроматическом
излучении характеризуется тем, что полуширина интерференционных полос равна половине расстояния между
соседними максимумами.
Схема постановки опыта Юнга в сантиметровом диапазоне радиоволн показана на рис. 72. Щели в металличе-
ском экране имеют ширину
40=b
мм, расстояние между центрами щелей
80
=
l мм. Приёмная антенна закреп-
ляется на рейке длиной 0,8…1 м. Сканирование интерференционного поля осуществляется поворотом приём-
ной антенны вместе с рейкой вокруг точки О. Сигнал, принимаемый антенной, после усиления поступает на
отклоняющие катушки индикатора круговой развертки (§ 1.7). Задав двигателям медленное вращение откло-
няющих катушек индикатора круговой развёртки, перемещают приёмную антенну по окружности. На экране
индикатора круговой развёртки за счёт большого времени послесвечения наблюдают интерференционную кар-
тину в полярных координатах (рис. 73, а). На рисунке 73, б представлена полярная диаграмма волнового поля в
опыте Юнга, когда одна из щелей перекрывается пластинкой в полволны. При наличии полуволновой пластин-
ки интерференционная картина становится дополнительной. Полуволновая пластинка (рис. 74) представляет
собой металлоленточную структуру, состоящую из лент шириной d, расположенных на расстоянии a = 20 мм.
При этом геометрическая толщина d пластинки
2
λ
удовлетворяет условию
Рис. 71

Страницы