Интерференция двух волн

Рассмотрим плоскую волну — волна, у которой волновые поверхности являются плоскостями.

Θ – угол, под которым два пучка света пересекаются.

Линейно поляризованные волны: вектор электрической напряженности перпендикулярен плоскости.

· - колебание максимально (усиливается)

Расстояние между светлыми/темными полосами – период d:

Синусоиды синфазны, следовательно, суммарная будет в 2 раза больше, а интенсивность в 4 раза. Лучи – в одной фазе – светлая полоса, в противофазе – темная.

Если два луча направить одновременно, то будет бесконечность – полоса бесконечной ширины.

Рассмотрим линейную поляризацию, причем плоскости поляризации совпдают.

Рассмотрим случай: поляризация остается той же, но повернута на .

— интенсивность света

I

,

где ,— начальные фазы

a,b— амплитуды волн

∆φ = -

Скалярная поляризация

1. Синфазность

∆φ = 2πn,n= 0, 1, 2,…

I = (a + b)²

Светлая полоса

2. Противофаза

∆φ = (2n+ 1)π

I= (a-b)² Еслиa=b, то I= 0 — темная полоса

Векторная поляризация

I=a² +b²

Если a=b, тоI=a² +a² = 2a² - круговая поляризация

∆φ = -nэллиптическая

∆φ = поляризация

∆φ— точка перехода

В этом случае также эллиптически поляризован свет, но

Если даже плоскость поляризации будет одна и та же, интерференции не будет в случае пересечения двух пучков света под углом .

Голографические оптические методы записи и обработки информации

Голографический метод был открыт в конце 1940-х гг. Родоначальником считается Д. Габор – венгерский ученый, физик; во время войны уехал в Англию, где работал по теме улучшения разрешающей способности и чувствительности микроскопа. Идея его была основана на интерференции. Так как он работал над электронным микроскопом, основной сложностью являлось получение монохроматичного пучка электронов.

Де Бройль: каждой частице в зависимости от ее массы и формы можно приписать определенную волну.

ближняя зона – картинка

Френеля;

дальняя зона – картинка

Фраунгофера

Френель предложил волновую теорию света, которая объясняла явление дифракции. То же самое с пучком электронов (идея де Бройля), то есть у электрона есть длина волны.

Первая голограмма была получена в XIXв. самим Френелем еще в 30 – 40-е гг.

Метод съемки и воспроизведения объемного изображения, основанный на явлениях интерференции и дифракции волн, называется голографией.

На этапе записи голограмм используется явление интерференции, на этапе восстановления — дифракции.

Голос (греч.) – полный; графо – пишу.

В голографии, в отличие от фотографии, регистрируются не только соотношения между амплитудами (распределение интенсивности) световых волн, отраженных разными частями объекта, но и фазовые соотношения между этими волнами.

Оптическая схема записи голограммы

Каждая точка несет информацию об объекте.

Фотопластинка обладает большим разрешением.

Широкий пучок света освещает одновременно, и пластинку, и объект (свет монохроматический). Отразившись от объекта пучки встречаются интерференция, получается сложная интерференционная картина, она непериодичная.

волна отстает от предыдущей на

Четное количество – уничтожаются, нечетное – в точке свет.

В каждой точке пластинки есть информация о каждой точке объекта, каждая точка голограммы несет информацию о каждой точке объекта. Если взять кусочек голограммы, то он обладает предельной величиной, которая характеризуется минимальным разрешенным пространством. От размера пластинки зависит минимальный размер дифракционного пятна (это светлое или темное пятно). Из-за уменьшения пятна ухудшается качество изображения, например, появляется зернистость.

Если уже обработанную пластинку осветить тем же светом, то за счет дифракции сложной решетки часть света пройдет, и возникнет волна, которая как будто идет от объекта, хотя его самого уже нет.

Если поместить глаз за пластинкой, то будет казаться, что за ней есть предмет. При смещении глаза объект будет виден в другом ракурсе в полном объеме.

Наверху сходящаяся волна, которая дает действительное изображение. Если поместить экран в точке схождения, получится изображение предмета. А расходящаяся волна дает мнимое изображение.

Если взять решетку (много щелей)

Свет идущий от щелей начинают интерферировать друг с другом

dsinα=mλ– определяет максимумы и минимумы:

λ– длина волны, которой освещаем

d– период решетки

m– порядок дифракции,m= 0, ±1, ±2, …

m= 0 – нулевой порядоксвет, прошедший через пластинку без дифракции.

α– угловое направление наm-ый порядок дифракции.

Если кратность λ– светло

- темно

Решетка дает спектр. Если взять решетку, у которой интенсивность меняется по определенному закону (например, cosилиsin), то остается толькоm= 0;m= ±1.

Если взять щель

Еслиx= 0неопределенность получается 1.

k– волновое число,kсвязано сa,

Ноль будет, когда kax= π,- первый минимум.

Чем шире щель (а), тем меньше расстояние. Будет nтаких минимумов иnтаких максимумов.