De câteva sute de ani, fizicienii au încercat să înțeleagă ceea ce este lumina - unda sau un flux de particule, mai târziu numite fotoni, și în cele din urmă a aflat că cuvântul „sau“ nu ar trebui să fie consumate. In unele cazuri, lumina se comporta ca un val în celălalt - ca un flux de fotoni, demonstrând cuantice, adică, natura discretă a radiației. Cu alte cuvinte, lumina are o natură duală. În limbaj științific aceasta se numește „dualitatea undă-particulă“ (cuvântul „corpuscul“ înseamnă „particulă“). Interferența este una dintre manifestările cele mai izbitoare ale proprietăților val: este doar valurile pot interfera. S-ar părea să se certe despre nimic. Cu toate acestea, lucrurile nu sunt atât de simple. Nu e de mirare există o zicală foarte expresiv: „Lumina - cel mai întunecat loc din fizica“
În munca mea, aș vrea să vorbesc un pic despre natura interferenței și dispozitivele care funcționează pe baza fenomenelor de interferență și numite interferometre.
fenomen interferența luminii
Interferența - una dintre cele mai clare manifestări ale naturii de undă a luminii. Acesta este un fenomen interesant și frumos observat în suprapunerea a două sau mai multe fascicule de lumină. Intensitatea fasciculelor de lumină în regiunea de suprapunere are caracter de benzi alternative de lumină și întuneric, intensitatea maximelor este mai mare și minimele mai puțin decât suma intensităților fasciculului. Atunci când se utilizează alb franje de interferență de lumină sunt vopsite în diferite culori ale spectrului. Cu fenomene de interferență pe care le întâlnim destul de des: pete de ulei de culoare pe asfalt, pictura geamuri de congelare de sticlă, modele de fantezie colorate pe aripile unor fluturi și gândaci - toate acestea este o manifestare a interferenței luminii.
Figura 1 - inelele lui Newton
Newton nu a putut din punctul de vedere al teoriei corpusculare pentru a explica de ce apar inele, cu toate acestea, el a înțeles că acesta este conectat cu unele procese de lumină de frecvență.
Prima interferență experiență, pentru a obține o explicație pe baza teoriei de undă a luminii, a fost experiența tinerilor (1802). lumina Experimentul lui Young de la sursa, care a servit ca o fantă îngustă care se încadrează S. pe ecran cu două fante strâns distanțate S1 și S2 (Figura 1). Trece prin fiecare din fantele de pe fasciculul lărgit de lumină datorită difracției, astfel încât razele de lumină albă ecran E care au trecut prin fantele S1 și S2. suprapunere. In regiunea de suprapunere a luminii grinzi modelul de interferență în formă de lumină alternativ și benzi întunecate.
Figura 2 - experiment interferența lui Young
Jung a fost primul care a dat seama că este imposibil de observat interferența în adăugarea undelor din două surse independente. Prin urmare, în experiența lui S1 și S2 slit. care, în conformitate cu principiul Huygens pot fi considerate ca surse de valuri secundare iluminate de sursa de lumină S. Într-un aranjament simetric de fante undelor secundare emise de sursele S1 și S2. Ele sunt în faza, dar aceste valuri de călătorie la punctul de observație P distanțe diferite R1 și R2. În consecință, fluctuațiile de fază, produse de undele din surse S1 și S2 la punctul P. în general diferite. Astfel, problema undelor de interferență se reduce la problema adăugării oscilații de aceeași frecvență, dar cu faze diferite. Afirmația că undele din sursele S1 și S2 sunt distribuite în mod independent unul de celălalt, iar la punctul de observație, ele sunt pur și simplu adăugate, este un fapt împlinit și se numește principiul superpoziției.
valuri problema coerentei. Teoria lui Jung este folosită pentru a explica fenomenele de interferență care rezultă din adăugarea a două valuri monocromatice de aceeași frecvență. Cu toate acestea, experiența de zi cu zi ne învață că interferența luminii este, de fapt, nu a observat doar. În cazul în care camera este aprins două becuri identice, apoi, în orice punct adăuga până intensitatea luminii și nu sa observat nici o interferență. Se pune întrebarea, în ce cazuri trebuie să adăugați puterea (ținând cont de relațiile de fază), în care - valurile de intensitate, adică, pătratul câmpului ..? Teoria interferența undelor monocromatice nu poate răspunde la această întrebare.
Valurile reale de lumină nu sunt strict monocromatice. În virtutea fundamentală radiației cauze fizice are întotdeauna o statistică (sau aleator) în natură. Atomii emit sursă de lumină independent unul față de altul la momente aleatorii, iar fiecare radiație atom durează un timp foarte scurt (# 964; ≤ 10 -8 s). Sursa de radiație rezultată în fiecare moment constă dintr-un număr foarte mare de depozite atomi. După un timp al comenzii # 964; totalitatea atomilor care emit actualizate. Prin urmare, radiația totală va avea o amplitudine diferită și, cel mai important, o fază diferită. Faza undei radiate de sursa de lumină reală, rămâne aproximativ constant numai pe intervalele de timp ale ordinului # 964;. „fragmente“ separate durata de radiații # 964; Ei au numit trenuri val. Trenurile au o lungime spațială egală cu c # 964;. unde c - viteza luminii. Fluctuațiile în diferite tsugah care nu se potrivesc. Astfel, valul actual de lumină este o secvență de trenuri de undă cu diferite faze aleator. Noi spunem că fluctuațiile în diferite tsugah incoerent. Intervalul de timp # 964;, în care faza de oscilație rămâne aproximativ constantă se numește timp coerență.
Interferențele pot apărea doar în adăugarea unor oscilații coerente, adică. E. Oscilația referitoare la unul și același tren val. Deși fiecare fază a acestor oscilații este de asemenea supusă unor modificări aleatorii în timp, dar aceste modificări sunt aceleași, deci diferența de fază de oscilație coerentă rămâne constantă. În acest caz, există un model de interferență stabilă și, prin urmare, efectuate în principiu domeniu superpoziție. Când adăugați diferență de fază de oscilație necoerente este o funcție aleatoare de timp. În acest caz, legea de adăugare de intensități.
Astfel, interferența poate avea loc numai în adăugarea unor oscilații coerente. Valurile create la punctul de oscilații coerente de observare, de asemenea, numit coerent. Valuri din două surse independente sunt incoerente și nu pot da interferențe. T. Jung ghicit intuitiv că pentru obținerea de undă a luminii de la sursa de interferență trebuie să fie împărțită în două valuri coerente și observă apoi rezultatul pe ecranul adăugării lor. Acest lucru se face în toate modelele de interferență. Cu toate acestea, chiar și în acest caz, modelul de interferență dispare atunci când diferența de cale # 916; depășește lungimea de coerență c # 964;.