=? L/d.
Електромагнітні хвилі, як і механічні хвилі, володіють принципом суперпозиції, тобто, якщо в середовищі одночасно поширюються кілька хвиль, то вони поширюються незалежно один від одного. Однак, у тих місцях, де одні коливання накладаються на інші коливання, їх амплітуди векторно складаються. При цьому може спостерігатися як збільшення інтенсивності світла (коли накладаються хвилі з однаковими фазами), так і ослаблення інтенсивності (при складанні хвиль з протилежними фазами). Це явище отримало назву інтерференції світла.
Інтерференція світла - це складання двох і більше хвиль, внаслідок якого спостерігається стійка картина посилення й ослаблення світлових коливань у різних точках простору.
інтерферувати можуть лише когерентні хвилі, тобто хвилі мають однакову частоту і постійну в часі різниця фаз. Когерентні джерела в природі відсутні, але вони можуть бути отримані різними способами. Один з них показаний на рис. 2.
Інтерференційні картини можна спостерігати на тонких масляних плівках на поверхні води, мильних бульбашках, крилах бабок, кольори мінливості на поверхні металу після нагріву. Явище інтерференції в тонких плівках знаходить застосування для визначення довжин хвиль випромінювання джерел світла, для контролю якості обробки полірованій поверхні, визначення коефіцієнта розширення тіл при нагріванні і т.д. Існують спеціальні прилади - інтерферометри, призначені для виміру довжин тіл, показників заломлення з великою точністю.
Дифракція світла
Характерною особливістю дифракційних явищ в оптиці виявляється те, що тут, як правило, довжина хвилі світла майже завжди багато менше розмірів перепон на шляху світлових хвиль. Тому спостерігати дифракцію світла можна тільки на досить великих відстанях від перепони. Прояв дифракції полягає в тому, що розподіл освітленості відрізняється від простої картини, пророкує геометричною оптикою на основі прямолінійного поширення світла.
Строгий розрахунок дифракційної картини являє собою дуже складну математичну задачу. Але в деяких практично важливих випадках достатньо добре наближення дає спрощений підхід, заснований на використанні принципу Гюйгенса - Френеля [4].
Згідно з цим принципом, світлова хвиля, порушувана яким-небудь джерелом S, може бути представлена ??як результат суперпозиції когерентних вторинних хвиль, «випромінюваних» фіктивними джерелами. Такими джерелами можуть служити фізично нескінченно малі елементи будь-якої замкнутої поверхні, охоплює джерело S. Звичайно як цієї поверхні, обирають одну з хвильових поверхонь, тому всі фіктивні джерела діють синфазно. Таким чином, хвилі, що поширюються від джерела, є результатом інтерференції всіх когерентних вторинних хвиль. Френель виключив можливість виникнення зворотних вторинних хвиль і запропонував, що якщо між джерелом і точкою спостереження знаходиться непрозорий екран з отвором, то на поверхні екрану амплітуда вторинних хвиль дорівнює нулю, а в отворі - така ж, як при відсутності екрана.
Облік амплітуд і фаз вторинних хвиль дозволяє в кожному конкретному випадку знайти амплітуду (інтенсивність) результуючої хвилі в будь-якій точці простору, тобто визначити закономірності поширення світла.
Дифракція Френеля на круглому отворі.
Сферична хвиля, що розповсюджується з точкового джерела S, зустрічає на своєму шляху екран з круглим отвором. Дифракційну картину спостерігаємо на екрані (Е) в точці В, що лежить на лінії, що з'єднує S з центром отвору. Екран паралельний площині отвору і знаходиться від нього на відстані b. Вид дифракційної картини залежить від числа зон Френеля, що укладаються в отворі. Для точки В, згідно з методом зон Френеля, амплітуда результуючого коливання A=A1/2 ± Am/2, де знак плюс відповідає непарним т і мінус - парним т.
Малюнок 4 - Дифракція Френеля на круглому отворі
Коли отвір відкриває непарне число зон Френеля, то амплітуда (інтенсивність) в точці В буде більше, ніж при вільному поширенні хвилі, якщо парне, то амплітуда (інтенсивність) буде дорівнює нулю. Якщо в отвір вкладається одна зона Френеля, то в точці В амплітуда A=A1, тобто вдвічі більше, ніж у відсутності непрозорого екрану з отвором (інтенсивність світла більше відповідно в чотири рази). Якщо в отвір вкладається дві зони Френеля, то їх дії в точці В практично знищать один одного через інтерференції. Таким чином, дифракційна картина від круглого отвору поблизу точки В буде мати вигляд чергуються темних і світлих кілець з центрами в точці В (якщо т парне, то в центрі буде темне кільце, якщо т непарне - світле кільце), причому інтенсивність максимумів зменшується з відстанню від центру картини.
Розрахунок амплітуди результуючого коливання на внеосевой ділянках екрану більш складний, оскільки відповідні їм зони Френеля частково перекриваються непрозорим екраном. Якщо отвір висвітлює не монохроматичним, а білим світлом, то кільця ...
