Interferența luminii este un fenomen de suprapunere a undelor coerente, care conduce la formarea în spațiu a alternanțelor de amplificare și atenuare a intensității undelor. O condiție necesară pentru interferență este coerența valurilor. Coerentele sunt numite oscilații sau valuri (și, de asemenea, sursele acestora) de aceeași frecvență, care au o diferență constantă de fază, care este cauzată de sursele oscilațiilor.
Propagarea undelor luminoase în spațiu este descrisă de ecuația undei luminoase (metodică, p. 159)
E este puterea câmpului electric la un moment dat în spațiul x și la un moment dat t; Em este valoarea amplitudinii intensității câmpului electric E; w este frecvența circulară a modificării valorii lui E; v este viteza de propagare a undei luminoase.
Atunci când se suprapun valuri coerente, are loc o redistribuire a fluxului luminos în spațiu, rezultând un maxim în unele puncte și un minim în altele.
Interferența luminii este folosită în instrumente speciale - interferometre - pentru măsurarea cu un grad ridicat de precizie a lungimilor de undă, distanțe mici, indicatori de refracție ai substanțelor și determinarea calității suprafețelor optice.
Grinzile 1 de lumină monocromatică din sursa S cade sub un unghi de 45 ° pe o placă de sticlă plană paralelă A, a cărei suprafață din spate este translucidă, acoperit cu un strat foarte subțire de argint. La punctul O, această rază se împarte în două raze 2 și 3, intensitatea cărora este aproximativ aceeași.
Grinzile 2 ajung în oglinda I, se reflectă, se reflectă în placa A și parțial părăsesc fasciculul de placă 2 ¢. Raza 3 de la punctul O merge la oglinda II, se reflectă, se întoarce pe placa A, unde se reflectă parțial, - raza 3 ¢. Razele 2 ¢ și 3 ¢ care cad în ochiul observatorului sunt coerente, interferențele lor pot fi înregistrate.
Combinația dintre un interferometru de două grinzi și un microscop, numita interferenta microscop utilizate în biologie pentru măsurarea indicelui de refracție, concentrația solidelor și grosimea transparente micro-obiecte. Raza de lumină, la fel ca în interferometru se desparte un fascicul trece printr-un micro-obiect transparent, iar celălalt - din ea. În alt moment, razele sunt conectate și interferează, rezultatul interferenței judecă parametrul măsurat.
31. Difracția luminii. Difracția pe fante în raze paralele. Stratul de difracție.
Difracția este fenomenul de deformare a undelor de obstacole, abaterea luminii de la propagarea rectilinie în apropierea neomogenităților mediului. Este însoțită de interferențe și se explică prin principiul Huygens-Fresnel:
fiecare punct al suprafeței undei este centrul undelor secundare, iar plicul acestor valuri dă poziția frontului undei în următoarea secvență de timp, undele secundare emise sunt coerente și pot interveni.
Condiția de observare a difracției este comensurabilitatea dimensiunilor neomogenităților cu lungimea de undă.
Difracția pe fante în raze paralele:
Dacă unda monocromatica lumină direcționată spre lățimea fantei w și care este suficient de mic pe ecran E. situate pe cealaltă parte a fantei, rotiți imaginea diferenței, înconjurat de un model de interferență - alternativ lumina (maxima) si benzi întunecate (minim). Distribuția luminii intense pe ecran în Figura 1 în dreapta.
Conform principiului Huygens-Fresnel, când frontul undei incidentului atinge distanța (figura 2). toate secțiunile sale devin surse de undă coerentă secundară propagând dincolo de fanta în toate direcțiile.
Pentru a calcula pozițiile de max și min, metoda Fresnel zone este aplicată atunci când razele sunt interferente.
Zona Fresnel este porțiunile suprafeței fantei a cărei diferență de margine este egală cu # 955; \ 2. Pentru a găsi numărul de zone Fresnel, diferența de cale BC este împărțită în intervale de lungime # 955; \ 2. Dacă liniile trase de la limitele intervalelor obținute sunt paralele cu perpendicularul la AC, atunci spațiul de spațiu va fi rupt într-o serie de secțiuni - zona Fresnel.
Să presupunem că un fascicul paralel de lumină monocromatică este în mod normal un incident pe un ecran opac care este tăiat un soare fantă îngustă, având o lățime b constantă și lungime l >> b (a se vedea. Fig.1). Diferența traseu optic dintre grinzi extreme BM și CN, extinzându-se din fantele la un unghi j față de axa optică a lentilei OF0 D = CD = bsinj.
Împărțim distanța dintre Soare în zonele Fresnel, care au forma unor benzi paralele cu marginea B a fantei. Lățimea fiecărei zone este aleasă (conform metodei zonei Fresnel) astfel încât diferența de traiectorie față de marginile acestor zone să fie l / 2
Cu interferența luminii din fiecare pereche de zone adiacente, amplitudinea oscilațiilor rezultate este zero, deoarece aceste zone produc oscilații cu amplitudini identice, dar cu faze opuse. Lățimea totală a fantei D:
l / 2 = zone bsinj / (l / 2). Dacă numărul de zone este egal, adică
apoi se observă un minim de difracție (o bandă întunecată).