Интерференция света и ее применение

Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при определенных условиях при наложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрытия пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков. При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра. С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто: цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков – все это проявление интерференции света.

Интерференция волн - явление усиления колебаний в одних точках пространства и ослабление в других в результате наложения двух или нескольких волн, приходящих в эти точки.

Условие интерференции: Волны должны иметь одинаковую длину, и примерно одинаковую амплитуду. Волны должны быть согласованы по фазе. Такие «согласованные» волны называют когерентными.

Исторически первым интерференционным опытом, получившим объяснение на основе волновой теории света, явился опыт Юнга (1802 г.). В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями S1 и S2. Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались. В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. Юнг впервые определил длины волн световых лучей разного цвета.

Опыт Юнга с двумя щелями

Световые волны друг друга усиливают В точке А наблюдается светлое пятно Световые волны друг друга гасят В точке А наблюдается темное пятно Световые волны друг друга ослабляют В точке А наблюдается полусветлое пятно

- волны от разных источников, распространяясь в одной и той же среде (области пространства) при встрече не взаимодействуют между собой, т.е. каждая из них не изменит ни направления, ни частоты колебаний, ни скорости распространения, ни длины волны

Δd = nλ - условие усиления волн (max ) Δ d = (2n + 1) λ /2, где n = 0, ±1, ±2, d 2 –d 1 = Δd - разность хода - условие ослабления волн (min)

α Δd α

х при n = 1

Наблюдение интерференции света

Бипризма Френеля

Первый эксперимент по наблюдению интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны. Интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

«Кольца Ньютона»

Радиус колец зависит от длины световой волны. λ =450 нм (зеленый) λ =800 нм (красный) R < R R < R

- сложение в пространстве двух (или нескольких) когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуды результирующих колебаний в различных точках пространства

Интерференционная картина, созданная тонким слоем воздуха между двумя стеклянными пластинками

Интерференция в пленках

Структурная окраска

Просветление оптики

С помощью интерферометров проверяется качество обработки поверхностей предметов Если поверхности предметов, например стеклянных пластинок неровные, то интерференционные полосы или кольца искривляются