4. Интерференция и дифракция. Кольца Ньютона. Функция рассеяния точки.
Оптическое явление, возникающее при взаимодействии
(наложении в пространстве) двух или более световых
волн и состоящее во взаимном их усилении или ослаблении.
Интерференция возникает в том случае, если разность фаз
складываемых световых колебаний постоянна во времени.
Колебания световой волны, удовлетворяющие этим условиям,
называют когерентными.
Интерференционная картина выглядит как система
чередующихся тёмных и светлых полос для
монохроматического излучения или окрашенных полос
для «белого света»
Интерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональныПри интерференции энергия волн перераспределяется в пространстве
Опыт Томаса Юнга (1801)стал экспериментальным доказательством волновой теории света — пучок света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории
Пусть S — точечный источник света, расположенный перед экраном с двумя параллельными прорезями S1 и S2, а — дистанция между прорезями, и D — дистанция между экраном с прорезями и проекционным экраном. Точка М на экране имеет для начала одну координату x — дистанцию между М и ортогональной проекцией S на экране.
Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий
Дифракция на щели
Функция рассеяния точки
В идеальной оптической системе точка изображается в виде точки, а в реальной оптической системе точка изображается в виде пятна рассеяния. Функция рассеяния точки (ФРТ, point spread function, PSF) - это функция, описывающая зависимость распределения освещенности от координат в плоскости изображения.
Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину.
Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.
Возьмите плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро уменьшаются с увеличением их радиуса. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус.
Кольца Ньютона используются для измерения радиусов кривизны поверхностей, для измерения длин волн света и показателей преломления. В некоторых случаях (например, при сканировании изображений на плёнках или оптической печати с негатива) кольца Ньютона представляют собой нежелательное явление.