Двулучевые интерференционные системы

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).

Схема 1 — опыт Юнга — первый опыт по наблюдению интерференции света, осуществленный в 1827 г. Источником света служит ярко освещенная щель S. Свет, прошедший через 5, падает на две узкие щели S₁ и S₂. Световые пучки, прошедшие через S₁ и S_2, уширяются вследствие дифракции. Интерференция наблюдается на экране в области перекрытия дифракционных пучков.

Схема 2 — бизеркало Френеля (1816 г.). Свет от источника S отражается от двух зеркал, расположенных под достаточно малым углом α. Волны, падающие на экран, могут рассматриваться как волны от двух мнимых изображений источника S в обоих зеркалах. При изменении положения точки наблюдения P на экране изменяется разность хода Δ, в результате чего возникает система интерференционных полос, ширина которых зависит от угла схождения лучей φ.

Схема 3 — интерферометр Майкельсона. Этот прибор сыграл громадную роль в истории науки. В таблице изображена упрощенная схема интерферометра Майкельсона (Подробнее см. Интерферометры).

Схема 4 — интерференция в плоскопараллельной пластинке. В таблице изображен общий случай произвольного расположения источника и плоскости наблюдения по отношению к плоскопараллельной пластинке. Свет, приходящий в точку наблюдения Р, можно рассматривать как свет от двух мнимых изображений источника S в двух гранях пластинки. Интерференционная картина в пределах достаточно малой площади экрана состоит из почти параллельных интерференционных полос. Разность хода в данном интерференционном расположении есть:

Здесь h — толщина пластинки, n — показатель преломления, r — угол преломления. Дополнительное слагаемое λ/2 возникает из-за разных условий отражения света на двух гранях пластинки.

Схема 5 — зеркало Ллойда. В этой схеме прямой пучок от источника интерферирует с пучком, отраженным от зеркала (мнимое изображение S’). Схема редко применяется в оптике, но довольно часто используется в радиоастрономии при исследовании источников космического радиоизлучения. В этом случае в качестве зеркала используется поверхность моря или озера.

Схема 6 — звездный интерферометр Майкельсона (1920 г.) (См Интерферометры)