 |
Когерентность. Интерференция световых волн. Интерференционная картина от двух источников.
|
|
|
|
Световое излучение и его характеристики
Свет представляет собой материальный объект, обладающий двойственной природой (корпускулярно-волновым дуализмом). В одних явлениях свет ведёт себя как электромагнитная волна (процесс колебаний электрических и магнитных полей распространяющийся в пространстве), в других – как поток особых частиц - фотонов или квантов света.
В электромагнитной волне вектора напряжённости электрического поля E, магнитного поля H и скорость распространения волны V взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую систему.
Вектора E и H колеблются в одной фазе.
Для волны выполняется условие: 
Уравнение световой волны имеет 
, где w– циклическая частота, 
- волновое число, 
- радиус-вектор, 
- начальная фаза.
При взаимодействии световой волны с веществом наибольшую роль играет электрическая составляющая волны (магнитная составляющая в немагнитных средах влияет слабее), поэтому вектор E (напряжённость электрического поля волны) называют световым вектором и его амплитуду 
обозначают А.
Характеристикой переноса энергии световой волны является интенсивность I – это количество энергии переносимое за единицу времени световой волной через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны. Линию, по которой распространяется энергия волны, называется лучом.
Отражение и преломление плоской волны на границе 2-х диэлектриков. Законы отражения и преломления света.
Закон отражения света: луч падающий, луч отражённый и нормаль к границе раздела сред в точке падения лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения (a=b). Причём падающий и отражённый лучи лежат по разные стороны нормали.
|
|
|
Закон преломления света: луч падающий, луч преломлённый и нормаль к границе раздела сред в точке падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для данных двух сред и называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой.
sin α / sin γ = n21 = n2 / n1
где n21 - относительный показатель преломления второй среды относительно первой,
n1,n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй сред (т.е. показатели преломления сред по отношению к вакууму).
Среду, у которой показатель преломления больше, называют оптически более плотной. При падении луча из оптически менее плотной в оптически более плотную среду (n2>n1) угол падения больше угла преломления α>g (как на рис.).
При падении луча из оптически более плотной в оптически менее плотную среду (n1> n2) угол падения меньше угла преломления α<g. При некотором угле падения преломленный луч будет скользящим к поверхности (g=90о). Для углов больше этого угла падающий луч полностью отражается от поверхности (явление полного внутреннего отражения).
Относительный показатель n21 и абсолютные показатели преломления сред n1 и n2 можно также выразить через скорости света в средах
, 
, 
, где с - скорость света в вакууме.
Когерентность. Интерференция световых волн. Интерференционная картина от двух источников.
Когерентность – согласованное проникание двух или более колебательных процессов.
Когерентные волны при сложении создают интерференционную картину.
Интерференция – процесс сложения когерентных волн, заключающийся в перераспределении энергии световой волны в пространстве, которое наблюдается в виде тёмных и светлых полос.
Причина отсутствия наблюдения интерференции в жизни – это некогерентность естественных источников света. Излучение таких источников образуется совокупностью излучений отдельных атомов, каждый из которых в течение ~10-8с испускает «обрывок» гармонической волны, который называется цугом.
|
|
|
Когерентные волны от реальных источников можно получить, разделяя волну одного источника на два и более, затем, давая возможность им пройти разные оптические пути, свести их в одной точке на экране. Пример – опыт Юнга.
|
|
|
