Волновая оптика

В рамках волновой оптики изучаются явления, для описания которых необходимо рассматривать перенос энергии волнами в просгран- стве. При наложении волн (интерференции) энергия в пространстве распределяется принциписиьно другим способом, чем при наложении потоков частиц. Поэтому именно результат наложения (интерференционная картина) является определяющим признаком волны, отличающим ее от потока частиц. Родственное интерференции явление - дифракция* также изучаемая в курсе волновой оптики. Сюда же традиционно относят вопросы, связанные с поляризацией, дисперсией и экс- тинкцией (поглощением) света, хотя последние явления скорее квантовые.

Двулучевая интерференция света. Опыт Юнга.

Пусть две световые волны одной частоты, приходя в одну точку, возбуждают в ней электромагнитные колебания одного направления: А sin(co/ + cti) и Л2 sin(co^ -h 0С2)- Результат этого наложения при условии когерентности волн (разделы 6.1.5, 6.1.6) — колебание с той же частотой и амплитудой

В точках пространства, где cos(ot| - (Х2) > 0, интенсивность волны больше суммарной интенсивности источников. Здесь концентрируется энергия волн. В тех точках, где cos(ct| -СС2) < 0, интенсивность волны меньше суммарной интенсивности источников. Отсюда энергия “уходит”. Таким образом, энергия когерентных волн перераспределяется в пространстве, собираясь в одних областях пространства и уходя из других. Это и называют интерференционной картиной. Когерентность необходима для ее устойчивости. Особенно “выпукла” эта картина при одинаковых амплитудах волн Л = Л2, т.к. при этом А меняется от 0 до 2А.

Добиться когерентности от двух различных нелазерных источников света невозможно. Необходимо разделить свет одного источника с помощью какой-либо оптической системы. В опыте Юнга это делается с помощью двух щелей в непрозрачном экране (рис. 6.52).

Рис. 6.52

Определим, пользуясь рисунком, точки хпшх и лгде энергия экстремальна. Фазы, создаваемые источниками в точке равны соответственно

начальная фаза принята за нуль. Разность фаз. обусловливающая исход интерференции, равна

Реально расстояние между щелями d всегда много меньше расстояния до экрана L, так что

Из формулы для амплитуды видно, что она максимальна при и минимальна при

На экране в опыте Юнга получается правильное чередование светлых (в точках дгщах) и темных (соответственно в точках jcmjn) полос.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >