Интерференция монохроматического света

Интерференция света - частный случай общего явления интерференции волн, заключающийся в пространственном перераспределении энергии светового излучения при суперпозиции когерентных электромагнитных волн.

Интерференция света — явление наложения волн от когерентных источников с получением устойчивой картины,перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

Явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрывания пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков. При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра (цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков).

Первый эксперимент по наблюдению интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны. Интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Если в механике получить когерентные источники легко, то в оптике две одновременно включенные лампы не когерентны. Одним из первых понял и решил эту проблему Томас Юнг, свет от одного источника он разделил с помощью экрана и двух отверстий на потоки, причём колебания в них происходили с одинаковой фазой и частотой, т. е. были когерентны. Эти два потока накладывались друг на друга и давали на экране интерференционную картину с чередованием тёмных и светлых полос.

Рис. 2.1.1 Интерференция от двух источников (опыт Юнга)

Интенсивности максимумов и минимумов в случае интерференции света: Складываемые монохроматические световые волны (векторы напряженностей электрического поля волн и ) в точке наблюдения совершают колебания вдоль одной прямой

E1= E01cos(wt +j1)

E2= E02cos(wt +j2)

Амплитуда результирующего колебания в рассматриваемой точке

Интенсивность результирующей волны:

Интенсивность в случае синфазных колебаний (фазы и одинаковы или отличаются на четное число π).

Интенсивность в случае противофазных колебаний (фазы и одинаковы или отличаются на нечетное число π).

[ ,

имеет постоянное во времени (но свое для каждой точки пространства) значение]

Связь между разностью фаз и оптической разностью хода

Оптическая длина пути ( ): - произведение геометрической длины s пути световой волны в данной среде на показатель преломления п этой среды

Оптическая разность хода двух световых волн (△):

Разность фаз двух когерентных световых волн (δ­):

Связь между разностью фаз δ­ и оптической разностью хода △:

[ – показатель преломления среды; - геометрическая длина пути световой волны в среде; - длина волны в вакууме]

Условия интерференционных максимумов и минимумов

		Результат
		Максимум (колебания, возбуждаемые в точке, совершаются в одинаковой фазе)
		Минимум (колебания, возбуждаемые в точке, совершаются в противофазе)

[ - оптическая разность хода; разность фаз; длина волны в вакууме ]