Физика \ Физика

Интерференция света. Методы получения когерентных волн. Светосильное расположение Р. Поля

Страницы работы

6 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Лекция №3_приложение 1

Интерференция света

7. Методы получения когерентных волн

7.1 Светосильное расположение Р. Поля

Рис. 11

Светосильное расположение Поля

Свет от источника отража ется от двух поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки (тонкий листок слюды), толщина которого . Таким образом, источниками когерентных волн являются и , которые представляют собой мнимые изображения . Расстояние , если пренебречь преломлени ем в слюде. Апертура интер - ференции за висит от интерференционного поля, т. е. от угла .

Из чертежа, рис. 11, найдем

(53)

где , .

Так как гораздо меньше , то даже при апертура интерференции будет очень мала. В соответствии с этим размер источника можно выбирать большим, например, ртутная лампа, дающая, следовательно, большой световой поток. Поэтому данное расположение отличается большой светосилой и может быть легко продемонстрировано. Размер поля интерференции очень велик.

Так как весьма значительно, несколько метров, то на экране получаются очень широкие полосы интерференции. Действительно, используя (27), имеем

(54)

7. 2 Зеркала Френеля

Френель предложил в качестве двух когерентных источников воспользоваться двумя изображениями одного и того же действительного источника света в двух плоских зеркалах. Схема опыта Френеля изображена на рис. 12, где и - два плоских зеркала расположенных под углом . - источник света, который расположен на расстоянии от точки - точки соприкосновения зеркал. Для построения изображения источника в обоих зеркалах воспользуемся тем, что мнимое изображение, даваемое плоским зеркалом, лежит за зеркалом на таком же расстоянии, на каком объект находится перед зеркалом. Проведем из точки окружность с радиусом и опустим из точки перпендикуляр на продолжение прямой ; точка пересечения продолжения этого перпендикуляра с точкой окружности даст изображение источника в первом зеркале . Так же построим изображение , даваемое во втором зеркале.

Рис. 12

Зеркала Френеля

С другой стороны, изображение лежит в той точке, куда переместилось бы изображение при повороте зеркала на угол . Поэтому и линейное изображение расстояния между и приближенно равно :

(55)

Свет от обоих изображений и падает на экран , отстоящий от зеркал на расстояние . Заслонка мешает попадать на экран прямому свету от источника . Так как оба изображения и воспроизводят колебания одного и того же источника, который является действительным, то они когерентны, и на экране

наблюдаются интерференционные полосы.

По формуле (26) расстояние между полосами равно

где - расстояние от источников до места наблюдения полос. Подставляя сюда (55) и замечая, что , получим

или отсюда

(56)

Так как в последней формуле все величины, стоящие в правой части, доступны измерению, то из (56) видно, что опыт с зеркалами Френеля позволяет длину световых волн .

7.3 Бипризма Френеля

Рис. 13

Бипризма Френеля

Этот опыт представляет собой простой вариант предыдущего. Свет из источни капреломляется в двух призмах с малы ми преломляющими углами и , рис. 13, сложенных основаниями. Призмы от клоняют лучи в противоположных направлениях и, таким образом, возникают два мнимых когерентных источника света и. Лучи от этих источников, пере крываясь в области дают интерферен ционные полосы.

7.4 Зеркало Ллойда

В опыте, предложенном Ллойдом, рис. 14, интерферируют лучи, исходящие непосредст -

Рис. 14

Схема опыта Ллойда

венно от источника и отра женные от поверхности зеркала , как бы исходят от мнимого источника , когерентного с . Для того чтобы расстояние

между и было достаточно мало, лучи должны отражаться от зеркала под углом, близким к

. Источником света служит щель параллельная плоскости зеркала.

Особенностью интерференцион ной картины, наблюдаемой с по мощью зеркала Ллойда, заклю чается в том, что центральная полоса получается не светлой, а темной.

Это указывает на то, что лучи, проходящие одинаковые геометрические пути, все же сходятся в опыте Ллойда с разностью хода . Такая “потеря” полуволны или, другими словами, изменение фазы на, происходит при отражении света от поверхности стекла, коэффициент преломления которого больше, чем воздуха.

7.5 Опыт В. П. Линника

Рис. 15

Схема опыта В. П. Линника

Во всех описанных выше опытах по интер ференции два когерентных источника рас положены на прямой, перпендикулярной к среднему направлению распространения света. Опыт, в которм когерентные источ ники и расположены на самой прямой, вдоль которой распространяется свет, был предложен в 1935 году российским физи ком В. П. Линником. Схема его опыта тако ва: свет от точечного источника , рис. 15, дает сферическую волну . На пути этой волны расположена плоскопараллель ная прозрачная пластинка , которая несколько ослабляет волну , не искажая ее поверхности. В пластинке делается малое отверстие . По принципу Гюйгенса оно служит источником новой сферической волны с центром в . Волны и когерентны и дают на экране интерференционные полосы в виде колец.