ВВЕДЕНИЕ. Цель работы: получение интерференционной картины разными способами, определение длины волны по интерференционной картине.

Работа № 2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Цель работы: получение интерференционной картины разными способами, определение длины волны по интерференционной картине.

Вопросы, знание которых обязательно

для допуска к выполнению работы:

1. В чем заключается явление интерференции?

2. Какие источники называются когерентными?

3. Способы получения когерентных источников, методом деления волнового фронта.

4. Способы получения когерентных источников, методом деления амплитуд.

5. Условия наблюдения интерференционной картины.

6. Оптическая разность хода

7. Условия максимума и минимума интерференционной картины

ВВЕДЕНИЕ

При наложении световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего наблюдается явление интерференции, заключающееся в том, что в одних местах происходит усиление света, в других – ослабление. Если две световые волны придут в одну точку пространства в одинаковой фазе, они будут усиливать друг друга. В этой точке образуется светлый участок интерференционной картины. В тех же точках пространства, в которые волны приходят в противоположных фазах, они будут ослаблять друг друга и там будет темный участок.

Таким образом, результат интерференции зависит от разности фаз интерферирующих волн. Чтобы картина интерференции в каждой точке пространства не менялась со временем, необходимо, чтобы разность фаз была постоянной. В противном случае в каждой точке пространства волны будут то усиливать, то ослаблять друг друга, а глаз, воспринимая усредненную картину, не обнаружит интерференционных полос. Следовательно, наблюдать интерференционную картину можно лишь в том случае, если интерферирующие волны имеют строго одинаковую частоту и постоянную разность фаз в пространстве и во времени.

Источники света, излучающие волны одинаковой частоты и с постоянной разностью фаз, называются когерентными.Для образования картины интерференции необходимо, чтобы пучки электромагнитных волн при своем движении набрали разность хода. Рассмотрим интерференцию света от двух точечных когерентных источников S ₁ и S ₂, расстояние между которыми равно d (рис.1).

Проведем перпендикулярно отрезку S ₁ S ₂ через его середину прямую OA. Возьмем точку P на прямой параллельной S ₁ S ₂, и обозначим OA через а, а АР – через х.

Тогда по теореме Пифагора:

, (1)

где и – пути, которые пройдут лучи света от источников S ₁ и S ₂ до точки P, в которой наблюдается интерференция. Из уравнений (1) следует, что оптическая разность хода между двумя лучами

. (2)

Тогда

, (3)

Если х и d малы по сравнению с а, то приближенно и

. (4)

Если величина D равна нечетному числу полуволн, то световые волны придут в точку P в противофазе и погасят друг друга, интенсивность в этой точке будет минимальной: , где; k = 0, 1, 2…; λ – длина волны.

Если же равна четному числу полуволн, то световые волны придут в точку P в одинаковых фазах и усилят друг друга – интенсивность будет максимальной: , где ; λ – длина волны.

Таким образом, в точках будут светлые участки интерференционной картины, а в точках – темные участки интерференционной картины. В результате в плоскости РА будут наблюдаться светлые и темные полосы. Расстояние b между центрами соседних k -й и (k + 1 ) -й светлых полос составит:

. (5)

Такое же расстояние будет и между центрами темных полос.