Интерференция, дифракция, поляризация.
Уравнение волны:
A – амплитуда
w – частота
- волновой вектор, показывает направление распространение волны
- вектор показывает направление места, где исследуется данное колебание
- начальная фаза
Интерференция – явление сложения двух когерентных и монохромотичных световых волн.
Когерентность означает, что одна волна отстает от другой волны на одну и ту же фазу.
Монохромотичность – частоты волн одинаковы.
Уравнение двух волн, участвующих в интерференции:
k1, k2 – волновые числа 
S1, S2 – расстояние от точки наблюдения до точки волны
А1, А2 – амплитуды волны
Для сложения этих двух волн воспользуемся векторной диаграммой:
Согласно теореме косинусов:
зависит только от косинуса угла
, при 
, при 
Определив разность фаз j1 – j 2 экспериментально трудно, поэтому переходят к определению оптической разности хода
Покажем оптическую разность хода:
D – оптическая разность хода
D = n2 S2 – n1S1
– в вакууме
, при 
=>
Dmax = 2m·lо/2 – условие max интерференционной картины.
Dmin = (2m+1)·lо/2 – условие min интерференционной картины.
Расчет интерференционной картины от двух источников.
D =s 2 —s 1
l >> d следует, что s 1 + s 2 » 2 l
ширина интерференционной полосы, равно
Пример: Интерференция света на тонких пленках
D = n2 S2 – n1S1
q1 и q2, в, n – известны.
S1 ; S2 -?
Из DАDВ: 
=> 
Из DАЕС: 
DC из DВDC: 
=> 
,
тогда 
=> S1 = 2в tgq2·sinq1
=> 
Для светлой полосы интерференция картины уравнение имеет вид
Кольца Ньютона.
радиус m-го светлого кольца
(m=1, 2, 3,...)
радиус m-го темного кольца
Дифракция – явление огибания волн препятствия.
Теория дифракции основывается на принципе Гюйгенса-Френеля: Любая точка фронта волны является источником вторичных волн.
1) Дифракционная решетка:
D = d·sinj
;
m – порядок спектра.
2) Дифракция на щели:
D = b·sinj;
Вычисление D для щели:
D = x·sinj
;
,
Для min дифракционной картины Е = 0,
т.е.
sin(gb) = 0;
gb = pm
b·sinj = ml – условие min.
Метод зон Френеля.
r2m= а2-(а-hm)2=(b+ml/2)2-(b+hm)2.
l<<а и l<<b
hm=bml/(2(a+b))
r2m=2ahm
Дифракция на круглом отверстии.
А=А 1 / 2 ± Аm/ 2
знак плюс соответствует нечетным т и минус — четным.
Если в отверстие укладывается одна зона Френеля, то в точке В амплитуда А=А 1, т. е. вдвое больше, чем в отсутствие непрозрачного экрана с отверстием. Интенсивность света больше соответственно в четыре раза. Если в отверстии укладываются две зоны Френеля, то их действия в точке В практически уничтожат друг друга из-за интерференции. Таким образом, дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки В будет иметь вид чередующихся темных и светлых колец с центрами в точке В (если т четное, то в центре будет темное кольцо, если т нечетное — то светлое кольцо), причем интенсивность максимумов убывает с расстоянием от центра картины.
Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа — Брэггов.
Поляризация
Обычный свет имеет следующий мгновенный рисунок:
Е – электрическая составляющая света
Н – магнитная составляющая света
Свет – электромагнитная волна
Обычный свет – неполяризован.
– световой вектор.
Поляризуемость света изображается:
Точка – это тоже стрелка, поперек.
Как можно получить поляризованный свет?
Пусть свет падает на диэлектрик под углом Ðθ = θбр (Брюстер)
qбр + q2 + 900 = 1800
qбр + q2 = 900
Поляризованный свет получают еще призмой Николя.
Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.
Дисперсия света
Поглощение (абсорбция) света.Закон Бугера-Ламберта.
закон Бугера- Ламберта.
, a — коэффициент поглощения
Коэффициент поглощения зависит от длины волны l (или частоты w) и для различных веществ различен. Например, одноатомные газы и пары металлов (т.е. вещества, в которых атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга и их можно считать изолированными) обладают близким к нулю коэффициентом поглощения и лишь для очень узких спектральных областей (примерно 10–12—10–11 м) наблюдаются резкие максимумы (так называемый линейчатый спектр поглощения). Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения (примерно 10–10—10–7 м).
Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно 10–3—10–5 см–1).
Коэффициент поглощения для металлов имеет большие значения (примерно 103—105 см–1).
