Как было уже показано, для наблюдения интерференции света необходимо иметь когерентные световые пучки, для чего применяются различные приёмы. В опыте Юнга когерентные пучки получали разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника (метод деления волнового фронта). Рассмотрим интерференционную картину, полученную методом Юнга (рис. 8.2).
Рис. 8.2 Свет от источника S, прошедший через узкую щель в экране А, падет на экран В с двумя щелями S1 и S2, расположенными достаточно близко друг к другу на расстоянии d. Эти щели являются когерентными источниками света. Интерференция наблюдается в области, в которой перекрываются волны от этих источников (поле интерференции). На экране Э мы видим чередование полос с максимумом и минимумом интенсивности света. Экран расположен на расстоянии l от щелей, причем
. Рассмотрим две световые волны, исходящие из точечных источников S1 и S2. Показатель преломления среды – n. Вычислим ширину полос интерференции (темных и светлых полос). Интенсивность в произвольной точке P экрана, лежащей на расстоянии x от О, определяется (для вакуума, когда n = 1) оптической разностью хода
. Из рис. 8.1 имеем
;
, отсюда
, или
. Из условия
следует, что
, поэтому
|
. |
(8.2.1) |
Отсюда получим, что максимумы интенсивности будут наблюдаться в случае, если
|
(m = 0, 1, 2, …) |
(8.2.2) |
а минимумы – в случае, если
|
. |
(8.2.3) |
Расстояние между двумя соседними максимумами (или минимумами) равно:
|
, |
(8.2.4) |
и не зависит от порядка интерференции (величины m) и является постоянной для данных l, d. Расстояние между двумя соседними максимумами называется расстоянием между интерференционными полосами, а расстояние между соседними минимумами – шириной интерференционной полосы. Т.к.
обратно пропорционально d, при большом расстоянии между источниками, например при
, отдельные полосы становятся неразличимыми, сравнимыми с длиной волны
. Поэтому необходимо выполнять условие
. Этот опыт показывает, что интерференционная картина, создаваемая на экране двумя когерентными источниками света, представляет собой чередование светлых и темных полос. Главный максимум, соответствующий
, проходит через точку О. Вверх и вниз от него располагаются максимумы (минимумы) первого (
), второго (
) порядков и т. д. Из перечисленных формул видно, что ширина интерференционной полосы и расстояние между ними зависят от длины волны λ. Только в центре картины при
совпадут максимумы всех волн. По мере удаления от центра максимумы разных цветов смещаются друг относительно друга все больше и больше. Это приводит, при наблюдении в белом свете, ко все большему размытию интерференционных полос. Интерференционная картина будет окрашенной, но нечеткой (смазанной). Измерив
, зная l и d, можно вычислить длину волны λ. Именно так вычисляют длины волн разных цветов в спектроскопии.
Вызвать нарколога на дом. Алкотер:
наркология круглосуточно. Нейтрализация кодирования.
20.05.2012