Когерентные волны и источники.
Когерентность – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных процессов.
Волновым цугом называется прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов.
Время когерентности – средняя продолжительность одного цуга.
Длина когерентности – расстояние при прохождении которого две или несколько волн утрачивают когерентность.
Радиусом когерентности – называется максимальное поперечное направлению распостранения волны расстояние, на котором возможно проявление интерференции.
Условия интерференционных максимумов и минимумов.
Интерференцией света – называется пространственное перераспределение светового потока в результате чего в одних местах возникают максимумы а в других минимуиы интенсивности..
Разности хода лучей от двух соседних щелей будут одинаковы в пределах всей дифракционной решетки:
1) если число длин полуволн четное, то: Δ =±mλ (m=1,2,3…) – условие максимума
2) если число длин полуволн нечетное, то: Δ =±(2m+1)λ/2 (m=1,2,3…) – условие минимума (полная темнота).
Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями, например, в близи границ прозрачных или непрозрачных тел, сквозь малые отверстия. Дифракция, в частности, приводит к огибанию световыми волнами препятствий, и проникновению света в область геометрической тени. Между интерференцией и дифракцией нет существенных физических различий. Оба явления заключаются в перераспределении светового потока в рез-тате суперпозиции волн. Перераспределение интенсивности, возникающее вследствие суперпозиции волн, возбуждаемых когерентными источниками, принято называть дифракцией волн. Поэтому говорят, например, об интерференционной картине от двух узких щелей и о дифракционной картине от одной щели. Различают два вида дифракции. Если источник 8 и точка наблюдения Р расположены от препятствия настолько далеко, что лучи, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку Р, образуют практически параллельные пучки, говорят о дифракции Фраунгофера (диф. в параллельных лучах). В противном случае говорят о диф. Френеля.
Дифракция Фраунгофера
Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракцию. Параллельный пучок создают, помещая источник света в фокусе собирающей линзы. Дифракционную картину с помощью второй собирающей линзы, установленной за препятствием, фокусируют на экран.
Дифракция Фраунгофера плоской монохроматической волны на одной щели шириной a.
Оптическая разность хода Δ=a*sinφ. Разобьем открытую часть волновой поверхности на зоны Френеля. Все точки волнового фронта в плоскости щели имеют одинаковую фазу и амплитуду колебаний. Поэтому суммарная интенсивность колебаний от двух соседних зон равна 0.
Условие главных максимумов: d*sinφ = ±mλ (m=1,2,3…)
Условие главных минимумов: a*sinφ = ±mλ (m=1,2,3…)
Условие дополнительных минимумов: d*sinφ = ±m’ λ/N, где m’ может принимать все целочисленные значения кроме 0, N, 2N,…при которых данное условие переходит в условие главных максимумов.
В направлении φ=0 щель действует как одна зона Френеля и в этом направлении свет распространяется с наибольшей интенсивностью – центральный дифракционный максимум.
Распределение интенсивности на экране, получаемое вследствие дифракции, называется дифракционным спектром.
Зоны Френеля.
Принцип Гюйгенса — Френеля, световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками. Такими источниками могут служить бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S.
Метод зон Френеля- взаимная интерференция вторичных волн.
М- произвольная точка; S- точечный источник;Ф- вспомогательная поверхность;
Амплитуда результирующего светового колебания в точке М
где амплитуды колебаний 1й, 2й...,mй зонами.
Площадь сферического сегмента
площадь m-й зоны Френеля
Естественный и поляризованный свет.
Поляризация света.
Свет – со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е называется естественным.
Свет в котором направления колебаний светового вектора каким либо образом упорядочены, называется поляризованым светом.
Плоскостью поляризации называется плоскость проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направленияе распостранения этой волны.
Плоскополяризованный свет – свет, в котором вектор Е колеблется только в одной,проходящей через луч плоскости, эта плоскость – плоскость поляризации.