Условия наблюдения интерференции

Рассмотрим несколько характерных случаев:

1. Ортогональность поляризаций волн.

При этом и . Интерференционные полосы отсутствуют, а контраст равен 0. Далее, без потери общности, можно положить, что поляризации волн одинаковы.

2. В случае равенства частот волн и контраст полос не зависит от времени экспозиции .

3. В случае значение функции и интерференционная картина не наблюдается. Контраст полос, как и в случае ортогональных поляризаций, равен 0

4. В случае контраст полос существенным образом зависит от разности частот и времени экспозиции.

32) принцип гюйгенса френеля. Метод зон френеляТаким образом, действительные источники света можно как бы заменить окружающей их светящейся поверхностью F с непрерывно распределёнными по ней когерентными вторичными источниками. Отличие этой поверхности от реальной поверхности излучающего тела состоит в том, что она абсолютно прозрачна для всего излучения. В такой формулировке принцип Гюйгенса-Френеля выражает весьма общее положение. Он означает, что волна, отделившаяся от своих источников, в дальнейшем ведет автономное существование, совершенно не зависящее от наличия источников.Метод зон Френеля заключается в том, что открытый участокфронта волны по отношению к рассматриваемой точке пространства разби-вают на участки (зоны) так, чтобы разность хода лучей, идущих от эквива-лентных краев двух соседних зон, была равна l/2. При таком условии пучки лучей от соседних зон приходят в точку наблюдения в противоположной фа-зе и гасят друг друга. Следовательно, результат суперпозиции волн будет за-висеть от четности числа зон Френеля, на которое разбивается фронт волныв плоскости щели при данном угле дифракции. Если число зон четное, то в результате попарного гашения в данном направлении наблюдается минимум интенсивности света. При нечетном числе зон пучок от одной из зон, не имеющей пары, окажется непогашенным и в этом случае наблюдается отно-сительный масимум интенсмивности света

33)дифракция френеля от круглого диска Сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S, встречает на своем пути диск. Дифракционную картину наблюдаем на экране Э в точке В, лежащей на линии, соединяющей S с центром диска (рис. 260). В данном случае закрытый диском участок волнового фронта надо исключить из рассмотрения и зоны Френеля строить начиная с краев диска. Пусть диск закрывает m первых зон Френеля. Тогда амплитуда результирующего колебания в точке В равна

так как выражения, стоящие в скобках, равны нулю. Следовательно, в точке В всегда наблюдается интерференционный максимум (светлое пятно), соответствующий поло вине действия первой открытой зоны Френеля. Центральный максимум окружен концентрическими с ним темными и светлыми кольцами, а интенсивность в максимумах убывает с расстоянием от центра картины.С увеличением радиуса диска первая открытая зона Френеля удаляется от точки В и увеличивается угол j_т (см. рис. 258) между нормалью к поверхности этой зоны и направлением на точку В. В результате интенсивность центрального максимума с увеличением размеров диска уменьшается. При больших размерах диска за ним наблюдается тень, вблизи границ которой имеет место весьма слабая дифракционная картина. В данном случае дифракцией света можно пренебречь и считать свет распространяющимся прямолинейно.Отметим, что дифракция на круглом отверстии и дифракция на диске впервые рассмотрены Френелем.

34)дифракция френеля на круглом отверстии. Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника S, встречает на своем пути экран с круглым отверстием. Дифракционную картину наблюдаем на экране Э в точке В, лежащей на линии, соединяющей S с центром отверстия (рис. 259). Экран параллелен плоскости отверстия и находится от него на расстоянии b. Разобьем открытую часть волновой поверхности Ф на зоны Френеля. Вид дифракционной картины зависит от числа зон Френеля, открываемых отверстием. Амплитуда результирующего колебания, возбуждаемого в точке В всем и зонами и где знак плюс соответствует нечетным m и минус — четным т. Когда отверстие открывает нечетное число зон Френеля, то амплитуда (интенсив ность) в точке В будет больше, чем при свободном распространении волны; если четное, то амплитуда (интенсивность) будет равна нулю. Если отверстие открывает одну зону Френеля, то в точке В амплитуда А=А ₁, т. е. вдвое больше, чем в отсутствие непрозрачного экрана с отверстием. Интенсивность света больше соответственно в четыре раза. Если отверстие открывает две зоны Френеля, то их действия в точке В практически уничтожат друг друга из-за интерференции. Таким образом, дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки В будет иметь вид чередующихся темных и светлых колец с центрами в точке В (если т четное, то в центре будет темное кольцо, если m нечетное — то светлое кольцо), причем интенсивность в максимумах убывает с расстоянием от центра картины.Расчет амплитуды результирующего колебания на внеосевых участках экрана более сложен, так как соответствующие им зоны Френеля частично перекрываются непроз рачным экраном. Если отверстие освещается не монохроматическим, а белым светом, то кольца окрашены.Число зон Френеля, открываемых отверстием, зависит от его диаметра. Если он большой, то А_m << A ₁ и результирующая амплитуда A=A ₁ / 2, т. е. такая же,как и при полностью открытом волновом фронте. Никакой дифракционной картины не наблю дается, свет распространяется,как и в отсутствие круглого отверстия, прямолинейно.

35)дифракция фраунгофера на одной щели. Ширина b щелей изменяется в диапазоне 500-1500 нм, длина волны света - 600 нм.Пусть в непрерывном экране есть щель: ширина щели, длина щели (перпендикулярно плоскости листа) (На щель падают параллельные лучи света. Для облегчения расчета считаем, что в плоскости щели АВ амплитуды и фазы падающих волн одинаковыРазобьем щель на зоны Френеля так, чтобы оптическая разность хода между лучами, идущими от соседних зон, была равна. Если на ширине щели укладывается четное число таких зон, то в точке (побочный фокус линзы) будет наблюдаться минимум интенсивности, а если нечетное число зон, то максимум интенсивности:

– условие минимума интенсивности;

 

– условие максимума интенсивности

Картина будет симметричной относительно главного фокуса точки. Знак плюс и минус соответствует углам, отсчитанным в ту или иную сторон.Интенсивность света. Как видно из рис., центральный максимум по интенсивности превосходит все остальные.Рассмотрим влияние ширины щели.Т.к. условие минимума имеет вид, отсюда

Из этой формулы видно, что с увеличением ширины щели b положения минимумов сдвигаются к центру, центральный максимум становится резче.При уменьшении ширины щели b вся картина расширяется, расплывается, центральная полоска тоже расширяется, захватывая все большую часть экрана, а интенсивность ее уменьшается.

 

37)естественный и поляризованный свет. Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равнове роятными колебаниями светового вектора; луч перпендикулярен плоскости рисунка). В данном случае равномерное распределение векторов Е объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов Е — одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) называется естественным. Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное!) направление коле баний вектора Е то имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор Е (и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу называется плоско поляризованным (линейно поляризованным).

Закон малюса,з брюстера.

Если естественый свет падает на границу раздела 2 диэлектриков,то часть его отражается,а часть распространяется и преломляется во 2 среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор убеждаемся в том,что отраженный и преломленный лучи частично поляризованны:при поворачивании анлизатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает.

 

 

Двойное лучепреломление.

раздвоение лучей света при прохождении через оптически анизотропную среду (напр., большинство кристаллов), происходящее вследствие зависимости показателя преломления от направления электрич. вектора Е световой волны. В одноосном кристалле (см. Оптическая ось кристаллов) один из лучей подчиняется обычным законам преломления света, а другой не подчиняется. Первый луч наз. обыкновенным, второй - необыкновенным (см. рис.). Оба луча плоскополяризованы (см. Поляризация света). Плоскость поляризации необыкнов. луча проходит через луч и пересекающую его оптич. ось кристалла. Плоскость поляризации обыкнов. луча перпендикулярна к плоскости, проходящей через луч и пересекающую его оптич. ось кристалла. Д. л. используют в разл. оптич. приборах (поляризац. призмы, компенсаторы и т. д.), при изучении строения кристаллов и определении минералов. Д. л. может быть вызвано искусственно в первоначально оптически изотропной среде (см. Керра явление. Фотоупругость).

К ст. Двойное лучепреломление. MN - направление оптической оси; о - обыкновенный луч; е - необыкновенный луч

40) ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ света, поворот плоскости поляризации линейно поляризованного света при его прохождении через в-во. Наиболее простое модельное объяснение явления В. п. п. состоит в следующем. Линейно поляризованный пучок света можно представить как результат сложения (сумму) двух пучков, распространяющихся в одном направлении и поляризованных по кругу с противоположными направлениями вращения. Если два таких пучка распространяются в в-ве с разл. скоростями (т. е. если преломления показатели в-ва для них неодинаковы), то это приводит к повороту плоскости поляризации суммарного пучка. В. п. п. может быть обусловлено либо особенностями внутр. структуры в-ва, либо вз-ствием в-ва с внеш. магн. полем. Как правило, В. п. п. происходит в оптически изотропных средах о пространственной дисперсией (кубич. кристаллы, жидкости, р-ры и газы). Измеряя В. п. п. и его зависимость от длины волны света (т. н. вращательную дисперсию), исследуют особенности строения в-ва и определяют концентрации оптически активных веществ в р-рах. В. п. п. используют в ряде оптич. приборов (оптич. модуляторы, затворы, вентили, квант. гироскопы и др.).ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ - оптич. приборы для обнаружения, анализа, получения и преобразования поляризов. оптич. излучения, а также для разл. исследований и измерений, использующих явление поляризации света. К простейшим устройствам для получения и преобразования поляризов. света относятся поляризаторы (П.), фазовые пластинки (ФП), оптич. компенсаторы, деполяризаторы, оптич. стопы и др.

 

41) применение дифракции света. Называется огибание волнами препятствий,встречающихся на их пути. Объясняется с помощью принципа гюйгенса,согласно которому каждая точка,до которой доходит волна,служит центором вторичных волн,а огибающая этих волн задает положение волнового фронта в следующий момент времени. Интерференция-при наложении двух когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока,в результатеи чего в одних местах возникают максимумы,а в других минимумы интенсивности.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: