Интерференция световых волн. Когерентность. Временная и пространственная когерентность.

Основные законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение. Уравнение тонкой линзы.

 

Известны четыре основных закона оптических явлений:

· Закон прямолинейного распространения света:

В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Это вытекает из того, что непрозрачные предметы при освещении их источниками малых размеров дают тени с резко очерченными границами. Закон приближенный; при прохождении света через очень малые отверстия наблюдаются отклонения от прямолинейности, тем большие, чем меньше отверстие.

· Закон независимости световых лучей:

Независимость световых лучей заключается в том, что они при пересечении не возмущают друг друга. Пересечения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга.

При прохождении света через границу двух прозрачных веществ падающий луч разделяется на два – отраженный и преломленный. Направления этих лучей определяются законами отражения и преломления света.

· Закон отражения света:

Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Угол отражения равен углу падения. – i₁’= i₁.

· Закон преломления света:

Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления. Величина n₁₂ называется относительным показателем есть величина постоянная для данных веществ: преломления второго вещества по отношению к первому.

1а

, где i _пред – предельный угол

При углах падения, заключенных в пределах от i _пред до π/2, свет во вторую среду не проникает, интенсивность отраженного луча равна интенсивности падающего. Это явление называется полным внутренним отражением.

Линза представляет собой систему двух сферических преломляющих поверхностей. Линза с пренебрежимо малым расстоянием d между их вершинами называется тонкой.

Формула тонкой линзы:

, где

n – показатель преломления среды;

n₀ – показатель преломления среды, окружающей линзу;

R₁, R₂ – радиусы кривизны линзы;

s – фиксированное расстояние до предмета;

s’ – расстояние до изображения.

 

 

1б

Интерференция световых волн. Когерентность. Временная и пространственная когерентность.

Пусть две волны одинаковой частоты, накладываясь друг на друга, возбуждают в некоторой точке пространства колебания одинакового направления: , .

Амплитуда результирующего колебания в данной точке определяется формулой: .

Если разность фаз α₂ – α₁ возбуждаемых волнами колебаний остается постоянной во времени, то волны называются когерентными. Источники таких волн также называются когерентными. При наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией волн.

Колебания в двух точках «волновой поверхности», отстоящих друг от друга на расстояние меньше l, будут приблизительно когерентными. Такого рода когерентность называется пространственной. Расстояние l – это расстояние, при смещение на которое вдоль «волновой поверхности» случайное изменение фазы достигает значения ~π.

Кратко можно сказать, что когерентностью называется согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов. Согласованность, заключающаяся в том, что разность фаз двух колебаний (α₂ – α₁) остается неизменной с течением времени в данной точке пространства, называется временной когерентностью. Согласованность, заключающаяся в том, что остается постоянной разность фаз колебаний, происходящих в разных точках «волновой поверхности», называется пространственной когерентностью.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: