Интерференция света

Интерферометры применяются для измерения длины волны спектральных линий и их структуры и  абсолютного показателя преломления сред;  для измерения длин и перемещений тел; для контроля формы; микрорельефа и деформаций поверхностей оптических деталей; чистоты    металлических поверхностей и пр.

Интерферометр Юнга

представляет собой непрозрачный экран, в котором на некотором расстоянии s друг от друга вырезаны два малых отверстия Р₁ и Р₂ . Пусть на такой экран перпендикулярно падает случайная линейно поляризованная волна, поле которой E(r,t) будем считать стационарным и однородным. Волновые пучки, исходящие из отверстий Р₁ и Р₂, интерферируют на экране Q₂, расположенном на некотором расстоянии от экрана Q₁. t₁-t₂= τ.

При наложении двух когерентных световых пучков образуются интерференционные полосы, в которых распределение интенсивности описывается функцией I~cos²(kΔ/2) (Δ — разность хода пучков). Максимумы и минимумы интенсивности, т.е. светлые и темные полосы, в двух лучевой интерференционной картине имеют одинаковую ширину.

Просветление оптики

Просветление оптики, то есть создание покрытий на поверхности оптических деталей, в первую очередь линз, является одним из простейших и наиболее распространенных применений интерференции света. Принцип создания и действия просветляющего покрытия продемонстрирован на рис. 3.

Интерференция света поражает многочисленные явления, наблюдаемые в жизни, например радужные пленки мыльных пузырей или тонких пленок нефти на воде. Окраска возникает в результате усиливающей интерференции света, отраженного двумя поверхностями тонкой пленки.

Многие оптические двух лучевые интерференционные схемы могут быть сведены к идеализированной схеме. Конечно, в реальных схемах используются не два, а один источник света, но лучи от этого источника попадают на экран, где наблюдается интерференция, по двум различным путям. Расщепление первоначальной волны от источника на две и последующее их сведение на экране — общий признак всех двухлучевых интерференционных схем. В таблице представлены некоторые интерференционные схемы. Некоторые из приведенных схем имеют чисто исторический или методический интерес (1, 2, 6), другие находят широкое применение в оптике (3, 4) или радиофизике (5).

Простая интерференционная картина возни­кает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверх­ность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.

Кольца Ньютона

Возьмите плоско-выпуклую линзу с малой кривизной сфери­ческой поверхности и положите ее на стеклянную пластину, как было указано выше. 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 убывают 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.  Все это вы можете проверить с помощью самостоятельных наблюдений.

Интерференция наблюдается инерционным приемником излучения в области перекрытия двух когерентных световых пучков. Для их создания нужно в объеме когерентности выделить два вторичных источника света и с помощью того или иного способа осуществить наложение этих пучков. Получить экспериментально когерентные источники в оптическом поле излучения лазера сравнительно просто.

Взаимная функция когерентности так же полно описывает излучение, как и напряженность электрического и магнитного  полей, с той лишь разницей, что последние не могут быть измерены в оптическом диапазоне, а величина   B(r₁,t₁,r₂,t₂) доступна экспериментальному определению.

Разность расстояний от М до осцилляторов  (или разность хода) равна

dsinq. Разность фаз, обусловленная разностью хода, равна числу длин волн, укладывающихся на отрезке d sinq, умноженному на 2p: (2p/l)dsinq. Полная разность двух волн в точке наблюдения равна

Dj = j₂ — j₁ = a + (2p/l)d sinq,

где a — задняя разность фаз между источниками. Положим a = 0. Очевидно, что если Dj = 2pm, где m — любое целое число, то в точке M наблюдения ультирующая интенсивность E²_R = 4E² максимальна.

Интерференция света

Интерференция света — это сложение полей световых волн от двух или нескольких (сравнительно небольшого числа) источников. В общем случае поляризация каждой из интерферирующих волн (т. е. направление, вдоль которого колеблется вектор электрического поля; магнитное поле не учитываем) имеет свое направление, и сложение двух волн есть векторное сложение. Обычно рассматривают интерференцию волн, имеющих одинаковую поляризацию. Тогда волны складываются алгебраически.