Способы получения когерентных волн

Принцип получения.

Для получения когерентных волн необходимо взять один источник и идущую от него световую волну разделить на две части, которые затем заставить встретиться. Эти волны будут когерентны, т.к. будут принадлежать к одному и тому же моменту излучения, поэтому . .

Явления, используемые для разделения световой волны надвое.

1. Явление отражения света (бизеркала Френеля). Рис.4.

2. Явление преломления света (бипризма Френеля). Рис.5.

3. Явление дифракции света.

Это есть отклонение света от прямолинейного распространения при прохождении света через малые отверстия или вблизи непрозрачных препятствий, если их размеры (обоих) d соизмеримы с длиной волны (d~ ). То: Рис.6. – установка Юнга.

Во всех перечисленных случаях реальный источник света был точечным. В реальной жизни свет может быть протяженным – участок неба.

4. , n-показатель преломления пленки.

Возможны два случая:

- h=const, тогда . В этом случае интерференционная картина называется полоса равного наклона.

- h const. Падает параллельный пучок лучей. . -полосы равной толщины.

Установка «кольца Ньютона».

Надо рассматривать интерференционную картину в отраженном и преломленном свете.

Дифракция света.

Отклонение света от прямолинейно распространения, при прохождении света через малые отверстия или вблизи непрозрачных препятствий, если их размеры соизмеримы с длиной волны.

Принцип Гюйгенса-Френеля.

Источник точечный.

Среда однородная и изотропная, т.е. свойства среды по всем направлениям одинаковы.

Пример 1.

Луч перпендикулярен фронту волны.

Вторичные волны являются когерентными, т.к. получены путем разделения волны от одного источника на несколько волн.

По принципу Гюйгенса-Френеля:

1). Действие реального источника света заменяется действием мнимых когерентных источников, которыми каждая точка фронта волны.

2). Результат интенсивности света в любой точке дифракционной картины является результатом взаимной интерференционной вторичных волн, идущих от мнимых когерентных источников.

Вид фронта волны определяет тип волны (в данном случае волна называется сферической).

Дифракция сферических волн называется дифракцией Фринелся (не разбираем).

Пример 2.

Дифракция Фраунгофера (дифракция плоских волн)

Дифракция на щели.

АВ=а ( ) Т.к. по принципу Гюйгенса: каждая точка фронта волн (плоскости цели) является мнимым источником вторичного излучения, и таких точек - бесконечное количество, - то подсчет результата интерференции в этом случае становится статистической задачей. Чтобы задача была решаема, нужно сделать количество мнимых источников конечным. Для этой цели используется методика «зон Френеля»: плоскость щели разбивается на ряд узких полосок, ширина ( ) которых подбирается таким образом, чтобы волны от двух соседних зон приходили в противофазе, а потому взаимокомпенсировали бы друг друга.

Конечный результат интенсивности света в точке Р2 зависит от количества зон Френеля, которые укладываются на ширине щели АВ при данном угле дифракции : если число этих зон четное, то в точке Р2 будет максимум интенсивности света.

Количество зон Френеля определяется шириной участка ВС: если , то число зон четное, следовательно, минимальная интенсивность света. Если , то число зон нечетное, следовательно, максимальная интенсивность света.

- картина симметрична относительно точки Р0.

BC=ABsin

=asin - разность хода волн от зон Френеля.