Волновая оптика

Интерференция света

Мякишев «Физика 11», волновая оптика

Нужны когерентные источники

Интерференция — устойчивое сложение волн: в одних точках усиление, в других гашение. Устойчивая картина получается только у когерентных источников.

Что такое когерентность3

Одинаковая частота и постоянная разность фаз. Тогда картина не «плывёт» и её видно.

Две обычные лампочки интерференции не дают: их излучение независимо, разность фаз хаотически скачет, и картина смазывается в равномерную засветку.

Поэтому в опытах свет одного источника делят на два пучка — щелями, зеркалами или плёнкой.

⚗

Опыт в Физлабе

Интерференция волн

Два синфазных источника: видно линии максимумов и минимумов.

Открыть опыт

Условия максимума и минимума

Всё решает разность хода — на сколько один путь длиннее другого.

\Delta = k\lambda \ \text{— максимум}, \qquad \Delta = (2k+1)\dfrac{\lambda}{2} \ \text{— минимум}

k = 0, 1, 2, \dots

Как это понять, а не запомнить3

Разность хода в целое число волн — гребень приходит на гребень, волны складываются.

Разность в нечётное число полуволн — гребень приходит на впадину, волны гасят друг друга.

Энергия при этом не исчезает: она перераспределяется из минимумов в максимумы.

Не пиши максимум как $k\lambda/2$ . Чётное число полуволн даёт максимум, нечётное — минимум. Надёжнее держать обе формулы в виде

k\lambda

(2k+1)\lambda/2

Где интерференцию видно каждый день

Радужные разводы мыльного пузыря и масляной плёнки на луже — это интерференция.

Плёнки и просветление оптики2

Свет отражается от двух поверхностей тонкой плёнки; разность хода зависит от её толщины, поэтому в разных местах усиливаются разные цвета.

Просветление оптики — та же идея наоборот: на линзу наносят плёнку такой толщины, чтобы отражённый свет гасился. Больше света проходит внутрь объектива.

Разобранные примеры

Разность хода двух когерентных волн

1{,}5

мкм, длина волны

0{,}5

мкм. Что наблюдается — максимум или минимум?разбор

Условие максимума: $\Delta=k\lambda$ (целое число длин волн).
$\dfrac{1{,}5}{0{,}5}=3$ — целое, значит максимум.

Ответ: максимум

Разность хода

0{,}75

мкм при длине волны

0{,}5

мкм. Что наблюдается?разбор

$\dfrac{0{,}75}{0{,}5}=1{,}5$ — полтора, то есть нечётное число ПОЛУволн.
Условие минимума: $\Delta=\left(k+\dfrac12\right)\lambda$ . Наблюдается минимум.

Ответ: минимум

Глаз. Очки. Оптические при…Дифракция. Дифракционная р…