optice geometrice

18.2. Metode pentru producerea de surse coerente

Sursele obținute prin împărțirea coerente unda de lumina care vine de la o sursă la două.

18.2.1. Experiența lui Young

Thomas Young a observat interferența din două surse, prin străpungerea o mică distanță (d ≈ 1 mm) două găuri mici, într-un ecran opac. Deschiderile acoperite de lumina soarelui, care a trecut prin gaura mică în celălalt ecran opac.

Modelul interferență se observă pe ecran la o distanță L ≈ 1 m de la două surse. Pentru prima dată în istorie, T. Jung definit lungimi de undă ale luminii.

Când se folosește un laser ca o sursă de lumină elimină necesitatea unui ecran.

18.2.2. oglinzi Fresnel

Lumina din fantă îngustă S este incidență pe două oglinzi plane dislocate în raport unul cu altul, la un unghi foarte mic φ. Folosind legea de reflectare a luminii (17.1.3.) Este ușor de demonstrat că fasciculul de lumină incidente este împărțit în două, provenind din surse S1 și S2 imaginare. S Sursa de observare aproape de un ecran opac.

18.2.3. Fresnel biprism

Doua prisma de sticla cu un unghi mic de θ refracție este realizat dintr-o singură bucată de sticlă, astfel încât prismele sunt pliate la bazele lor, sursa de lumină - fantă iluminați puternic S. Când în fascicul incident de biprism refractie este împărțit în două, imaginar care își încetează activitatea din surse S1 și S2. care dau două undă cilindrice coerent.

Deoarece unghiul de refracție θ este mic, atunci toate razele sunt deviate în fiecare jumătate biprism în același unghi cp. Se poate demonstra că, în acest caz,

aici n - indicele de refracție al materialului prismei.

Distanța dintre sursele:

18.2.4. Interferența prin reflexie din plăcile transparente

Incidentul fascicul de lumină pe placa transparentă este reflectată parțial și parțial refractate. fascicul refractată reflectate de suprafața inferioară a plăcii, este vorba de partea de sus și este refractată pe ea a doua oară. Astfel obținut două grinzi.

Dacă sursa de lumină naturală, o condiție necesară pentru coerență este grosimea mică a plăcilor (interferență în filme subțiri). Atunci când sunt iluminate cu un fascicul laser, această limitare dispare.

La determinarea diferenței cale optică este necesar să se ia în considerare schimbarea în faza a undei reflectate la opusul, dacă reflexia are loc dintr-un mediu optic mai dens.

Aici, λ0 / 2 au apărut datorită schimbării de undă de fază opusă după reflexie la punctul A. Conectarea diferenței de fază ö și ö calea diferenței. cm. (18.1.2.2.).

18.2.4.1. Inele lui Newton

Raza de lentilă mare-plano convex este plasat pe o lamă de sticlă și iluminate de mai sus printr-un fascicul paralel de lumină. Deoarece raza lentilei R este mare în comparație cu r - raza franjelor de interferență, unghiul de incidență a luminii pe suprafața interioară a unei lentile i ≈ 0. diferență traseu Apoi geometric cu mare precizie egală cu 2b. Când găsirea diferența drumul optic ar trebui să fie luate în considerare schimbarea de fază a opus în reflexie dintr-un mediu optic mai dens. Relația dintre b, r și R nu este greu de găsit din considerente geometrice.

Dacă distanța dintre placa lentilei și n = 1. raza de interferență (inelele franjuri Newton), obținut prin formula:

Chiar si inele intunecate m Newton, în special atunci când m = 0, r = 0, iar în centru există un loc întunecat (datorită pierderii λ0 / 2, când reflectate de placa de sticlă).

Dacă m este impar, lumina inel.

18.3. interferențe multipath

Să presupunem că într-un anumit punct de pe ecran este trimis la undele luminoase ale surselor de intensitate egale de N (N> 2).

Să presupunem că oscilația excitat de fiecare sursă ulterioară este deplasată în fază cu privire la ö anterioară. Rezultată amplitudinea A poate fi exprimată prin A0 - amplitudinea dintr-o singură sursă, folosind o tehnică de diagramă vector (14.3.1 14.3.2.).

Exprimă A și A0 prin parametrul auxiliar R - raza cercului pe care se află începuturile și capetele vectorilor noștri:

După eliminarea R obține amplitudinea oscilației rezultat:

Când δ = 0 (toate vibrațiile au aceeași fază), expresia rezultată este nedefinit. Luând ö derivat al numărătorul și numitorul, descoperim de regula L'Hopital care cu δ = 0, amplitudinea oscilației rezultat:

Acest rezultat este direct evident din diagrama vector construit pentru cazul δ = 0. deoarece toți vectorii sunt îndreptate în aceeași direcție. Intensitatea luminii (16.5.4) I