Интерференция света

Работа № 2.                ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Цель работы: получение интерференционной картины разными способами, определение заданных величин по интерференционной картине.

Вопросы, знание которых обязательно

для допуска к выполнению работы:

1. В чем заключается явление интерференции?
2. Что такое монохроматический свет?
3. Какие источники называются когерентными?
4. Способы получения когерентных источников, методом деления волнового фронта.
5. Способы получения когерентных источников, методом деления амплитуд.
6. Что собой представляет интерференционная картина.
7. Условия наблюдения интерференционной картины.
8. Оптическая разность хода.
9. Условия максимума и минимума интерференционной картины.
10. Что такое главный максимум, максимумы и минимумы n-го порядка?
11. Интерференция белого света.

Введение

Интерференция света – явление, возникающее при сложении когерентных световых волн, заключающееся в том, что в одних местах происходит усиление света, в других – ослабление. Результат интерференции зависит от разности фаз интерферирующих волн. Если две световые волны придут в одну точку пространства в одинаковой фазе, они будут усиливать друг друга, и будет наблюдаться светлый участок интерференционной картины. В тех же точках пространства, в которые волны приходят в противоположных фазах, они будут ослаблять друг друга, и будет наблюдаться темный участок.

В результате мы будем наблюдать интерференционную картину или зону интерференции. Это область, в которой возникает система чередующихся максимумов и минимумов, т.е. светлых и темных участков (полос, колец и т.д.).

Чтобы картина интерференции в каждой точке пространства не менялась со временем, необходимо, чтобы разность фаз была постоянной. Следовательно, наблюдать интерференционную картину можно лишь в том случае, если интерферирующие волны имеют строго одинаковую частоту и постоянную разность фаз в пространстве и во времени.

Источники света, излучающие волны одинаковой частоты и постоянной разности фаз, называются когерентными. 

Рассмотрим интерференцию света в точке P на экране от двух точечных когерентных источников S1 и S2, расстояние между которыми равно d (рис.1). [pic 1] и [pic 2] – пути, которые пройдут лучи света от источников S1 и S2 до точки P, в которой наблюдается интерференция. Тогда, величина Δ

[pic 3].                                                                                (1)

называется оптической разностью хода между двумя лучами.[pic 4]

Проведем перпендикулярно отрезку S1S2 через его середину прямую OA. И обозначим OA через а, а АР – через х.

Используя теорему Пифагора, после несложных преобразований получим:

[pic 5],                                                        (2)

Если х и d малы по сравнению с а, то приближенно  и[pic 6]

[pic 7].                                                                                        (3)

Если оптическая разность хода волн Δ равна нечетному числу полуволн, то световые волны придут в точку P в противофазе и погасят друг друга, интенсивность в этой точке будет минимальной:

,                                                                        (4)[pic 8]

где; k = 0,1,2… - порядок минимума; λ – длина волны.

Если же [pic 9] равна четному числу полуволн, то световые волны придут в точку P в одинаковых фазах и усилят друг друга – интенсивность будет максимальной:

,                                                                 (5)[pic 10]

где [pic 11] - порядок максимума; λ – длина волны.

Таким образом, в точках

[pic 12]                                                                                 (6)