§1.3. Интерференция и дифракция.

В результате наложения когерентных волн, линейно поляризованных в одной плоскости, происходит ослабление или усиление света в зависимости от соотношения фаз складывающихся волн. Результат наложения когерентных волн наблюдается на экране фотопластинки и называется интерференционной картиной. При наложении некогерентных волн имеет место только усиление света, т.е. интерференция не наблюдается. При наложении двух волн амплитуда результирующей волны будет определяться соотношением:

, (1.12)

где ,и,соответственно амплитуды и фазы двух коге­рентных волн:и.

Распределение интенсивностей в интерференционной картине (рис 1.3) для монохроматического света имеет вид:

, (1.13)

где - расстояние источников излучения от нор­мали к экрануЕЕ в центре интерференционной кар­тины М, Д=ОМ, - длина волны.

При этом максимумы будут наблюдаться при:

, (1.14)

а минимум при:

, (1.15)

где – целое число называемое порядком ин­терференции.

Расстояния меду соседними максимумами и минимумами В называется шириной интерференционной картины.

. (1.16)

Контрастность интерференционной картины характеризуется видимость полос:

, (1.17)

где ,- освещённости экрана в точках минимумов и макси­мумов.

Если параллельный пучок лучей монохроматического света падает на пленку, толщина которой не одинакова в разных местах, то в отраженном свете на верхней поверхности пленки видны темные и светлые интерференционные полосы. Они называются полосами равной толщины, т.к. проходят через точки, в которых толщина пленки одинакова.

Если плоскопараллельную пластинку освещать сходящимися или расходящимися лучами, а интерференционную картину наблюдать в фокальной плоскости собирающей линзы (установлены на пути света, отраженного пластинкой), то интерференционная картина будет иметь вид чередующихся темных и светлых полос. Каждая из этих полос соответствует определенному углу падения светового луча, поэтому эти полосы называют полосами равного наклона.

Дифракцией света называют совокупность явлений, обусловленных волновыми свойствами света. При рассмотрении явления дифракции используется принцип Гюйгенса: положение фронта распространяющейся волны может быть представлено огибающей всех вторичных волн. Источниками вторичных волн являются точки, до которых дошел фронт первичной волны в предыдущий момент времени. Принцип Гюйгенса дополняется принципом Френеля: распространяющаяся волна может быть заменена системой когерентных вторичных волн, интерферирующих при наложении. Различают два вида дифракционных явлений:

1. Дифракция Френеля. Дифракционная картина наблюдается в произвольном месте за ограничивающим экраном. Это дифракция на круглом отверстии в непрозрачном экране, дифракция на малом круглом экране.

2. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная картина наблюдается в месте изображения источника излучения или, если нет оптических систем, формирующих изображение источника, в бесконечности. Это дифракция на дифракционной решетке, т.е. совокупности параллельных отверстий в непрозрачном экране.