justify"> Ці цуги хвиль від обох джерел накладаються один на одного. Різниця фаз коливань у будь-якій точці простору хаотично змінюється з часом в залежності від того, як в даний момент часу цуги від різних джерел зрушені один щодо одного. Хвилі від різних джерел світла не когерентні через те, що різниця початкових фаз не залишається постійною (виняток становлять квантові генератори світла - лазери, створені в 1960 році). Фази? 01 і? 02 змінюються випадковим чином, і через це випадковим чином змінюється різниця фаз результуючих коливань в будь-якій точці простору.
При випадкових «обривах» і «виникненнях» коливань різниця фаз змінюється безладно, приймаючи за час спостереження всілякі значення від 0 до 2?. У результаті за час? , Багато більше часу нерегулярних змін фази (порядку 10 - 8 секунд), середнє значення соs (? 1 -? 2) у формулі для інтенсивності (дивися формулу 1) дорівнює нулю. Інтенсивність світла виявляється рівною сумі інтенсивностей від окремих джерел, і ніякої інтерференційної картини спостерігатися не буде.
У некогерентности світлових хвиль полягає головна причина того, що світло від двох джерел не дає інтерференційної картини. Це головна, але не єдина причина. Інша причина полягає в тому, що довжина світлової хвилі, як ми скоро побачимо, дуже і дуже мала. Це сильно ускладнює спостереження інтерференції, якщо навіть розташовувати когерентним джерелами хвиль. Отже, для того щоб при накладенні світлових хвиль спостерігалася стійка інтерференційна картина, необхідно, щоб світлові хвилі були когерентні, тобто мали однакову довжину хвилі і постійну різницю фаз.
Ідея Огюстена Френеля??
Для отримання когерентних джерел світла французький фізик Огюстен Френель знайшов в 1815 році простий і дотепний спосіб. Треба світло від одного джерела розділити на два пучки і, змусивши їх пройти різні шляхи, звести разом. Тоді цуг хвиль, випущених окремим атомом, розділиться на два когерентних цуга. Так буде для цугов хвиль, що випускаються кожним атомом джерела. Світло, що випускається одним атомом, дає певну інтерференційну картину. При накладенні цих картин один на одного виходить досить інтенсивне розподіл освітленості на екрані: інтерференційну картину можна спостерігати.
Мається багато способів отримання когерентних джерел світла, але суть їх однакова. За допомогою поділу пучка на дві частини отримують два уявних джерела світла, які дають когерентні хвилі. Для цього використовують два дзеркала (бізеркала Френеля), біпрізме Френеля (дві призми, складені підставами), билинз (розрізану навпіл лінзу з розсунутими половинками) і багато іншого. А зараз ми докладно розглянемо один з пристроїв.
біпрізме Френеля
біпрізме Френеля складається з двох призм з малими заломлюючими кутами, складених разом (дивися малюнок 5). Світло від джерела S падає на верхні грані біпрізми, і після заломлення виникають два світлових пучка.
Продовження, переломлених верхньої та нижньої призмами, променів у зворотному напрямку перетинаються в двох точках S 1 і S 2, що представляють собою уявні зображення джерела S. При малих значеннях заломлюючих кутів? призми джерело і його обидва уявних зображення лежать практично в одній площині. Хвилі в обох пучках когерентні, так як фактично вони поширені одним і тим же джерелом.
Обидва пучка накладаються один на одного і інтерферують. Виникає інтерференційна картина, описана раніше.
Дуже наочним доказом того, що ми маємо справу саме з інтерференцією, служить проста зміна експерименту. Якщо одну половинку біпрізми прикрити непрозорим екраном, то інтерференційна картина зникає, так як накладення хвиль не відбувається. Відстані між інтерференційними смугами (дивися формулу 7) залежить від довжини интерферирующих хвиль? , Відстані b від біпрізми до екрану відстані l між уявними джерелами світла. Обчислимо цю відстань.
Для обчислення l найпростіше розглянути хід променя, падаючого на призму нормально (тобто перпендикулярно до її поверхні). Такого променя насправді немає, але його можна побудувати, подумки продовживши заломлюючу грань призми (дивися малюнок 6). Продовження всіх променів, що падають на грань призми, перетинаються в точці S1 - уявний джерелі. Як видно з малюнка, і, де а - відстань від джерела до біпрізми. Відповідно до закону заломлення для малих кутів:. (Кути малі при малому заломлюють вугіллі призми і при а, багато більшому розмірів біпрізми.)
Відстань:
Відстань між интерферирующими смугами (дивися формулу 8) одно:
(8)
де b - відстань від біпрізми до екрану.
Таким чином, чим менше заломлює кут призми?, тим більше відстань між інтерференційними максимума...
