16. Методы наблюдения интерференции света: опыт Юнга, метод зеркал Френеля, бипризма Френеля.

Опыт Юнга

Прошедший через узкую длинную щель S свет, вследствие дифракции образует расходящийся пучок, который падает на второй экран B с двумя, параллельными между собой узкими щелями S₁ и S₂, расположенными близко друг к другу на равных расстояниях от S. Эти щели действуют как вторичные синфазные источники, и исходящие от них волны, перекрываясь, создают интерференционную картину, наблюдаемую на удаленном экранеC. Измеряя ширину интерференционных полос, Юнг в 1802 г. впервые определил длины световых волн для разных цветов, хотя эти измерения и не были точными.

Зеркала Френеля

Д ве когерентные световые волны получаются в результате отражения от двух зеркал М и N, плоскости которых наклонены под небольшим углом φ друг к другу Источником служит узкая ярко освещенная щель S, параллельная ребру между зеркалами. Отраженные от зеркал пучки падают на экран, и в той области, где они перекрываются (поле интерференции), возникает интерференционная картина. От прямого попадания лучей от источника S экран защищен ширмой  . Для расчета освещенности J экрана можно считать, что интерферирующие волны испускаются вторичными источниками   и , представляющими собой мнимые изображения щели S в зеркалах. Поэтому J будет определяться формулой двулучевой интерференции, в которой расстояние l от источников до экрана следует заменить на  , где   - расстояние от S до ребра зеркал, b - расстояние от ребра до экрана (см. рис 8.4.). Расстояние d между вторичными источниками равно:  . Поэтому ширина интерференционной полосы на экране равна:

Бипризма Френеля

В данном интерференционном опыте, также предложенном Френелем, для разделения исходной световой волны на две используют призму с углом при вершине, близким к 180°.Источником света служит ярко освещенная узкая щель S, параллельная преломляющему ребру бипризмы

Можно считать, что здесь образуются два близких мнимых изображения S₁ и S₂ источника S, так как каждая половина бипризмы отклоняет лучи на небольшой угол φ=(n-1)β

17. Интерференция света при отражении от тонких пластинок. Полосы равной толщины и равного наклона.

Большой практический интерес представляет интерференция в тонких пластинках и пленках. Пусть на тонкую плоскопараллельную пластину толщиной b, изготовленную из прозрачного вещества с показателем преломления n, из воздуха (n_возд » 1) падает плоская световая волна, которую можно рассматривать как параллельный пучок лучей (рис.4), под углом Q₁ к перпендикуляру.На поверхности пластины в точке А луч разделится на два параллельных луча света, из которых один образуется за счет отражения от верхней поверхности пластинки, а второй – от нижней поверхности. Разность хода, приобретаемая лучами 1 и 2 до того, как они сойдутся в точке С, равна D = nS₂ – S₁ ± l₀/2 где S₁ - длина отрезка АВ, а S₂ – суммарная длина отрезков АО и ОС, а член ± l₀/2 обусловлен потерей полуволны при отражении света от границы раздела двух сред с различными показателями преломления (n >n_в –точка С) .

Из геометрического рассмотрения получается формула для оптической разности хода лучей1и2: D^' = 2bÖ(n² – sin²Q₁) = 2bn соsQ₂,а с учетом потери полуволны для оптической разности хода получим

D = 2bÖ(n² – sin²Q₁) ± l₀/2 = 2bn соsQ₂ ± l₀/2.

Вследствие ограничений, накладываемых временной и пространственной когерентностью, интерференция при освещении пластинки например солнечным светом наблюдается только в том случае, если толщина пластинки не превышает нескольких сотых миллиметра. При освещении светом с большей степенью когерентности (например, лазером) интерференция, наблюдается и при отражении от более толстых пластинок или пленок.

Полосы равной толщины

- интерференц. полосы, наблюдаемые при освещении тонких оптически прозрачных слоев (плёнок) переменной толщины пучком параллельных лучей и обрисовывающие линии равной оптической толщины.п. р. т. возникают, когда интерференц. картина локализована на самой плёнке. разность хода между параллельными монохроматич. лучами, отражёнными от верхней и нижней поверхностей плёнки (рис.), равна   (n - показатель преломления плёнки, h- её толщина, - угол преломления)

Полосы равного наклона

 система чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая на экране при освещении прозрачного слоя п о с т о я н н о й т о л щ и н ы (плоскопараллельной пластинки) непараллельным пучком монохроматич. излучения. каждая полоса создаётся лучами света s и s1 (рис.), падающими на поверхность слоя под одним и тем же углом (р. появление п. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого «т передней и задней границы пластинки. п. р. н. локализованы в бесконечности и для их наблюдения интерферирующие лучи собирают с помощью линзы l на экран э или фотопластинку.