Лекция 4. Интерференция света.

4.1 Условие максимума

4.2 Условие минимума

4.3 Интерференция в тонких плёнках.

Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрывания 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.

Опыт 4.1 Кольца Ньютона.

Оборудование:

1. Источник света.

2. Плоская прозрачная пластина.

3. Выпуклая линза.

Ход работы:

Пропускаем свет через систему, состоящую из прозрачной пластины и линзы.

Рис 4. 1

Вывод: В ходе опыта интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Опыт 4.2 Опыт Юнга.

Оборудование:

1. Источник света.

2. Экран A, с одной узкой щелью.

3. Экран B с двумя узкими щелями.

Ход работы:

Свет от точечного монохроматического источника падал на два небольших отвер­стия на экране. Эти отверстия действуют как два когерентных источника света S₁ и S₂. Волны от них интерферируют в области перекрытия, проходя разные пути: ℓ ₁ и ℓ₂

Вывод: На экране наблюдается чередование светлых и темных полос.

Таким образом, можно сказать, что интерференция света - это явление наложения когерентных волн.

Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

При наложении когерентных волн в какой-либо точке пространства амплитуда колебаний (смещения) этой точки будет зависеть от разности расстояний от источников до рассматриваемой точки. Эта разность расстояний называется разностью хода.

 

При наложении когерентных волн возможны два предельных случая:

максимума и минимума.

Условие максимума.

Пусть разность хода между двумя точками:

(4.1)

тогда условие максимума:

(4.2)

т. е. на разности хода волн укладывается четное число полуволн

(k= 1, 2, 3,...).

Рис 4. 2

Условие минимума.

Пусть разность хода между двумя точками

(4.3)

тогда условие минимума:

(4.4)

т. е. на разности хода волн укладывается нечетное число полуволн (k= 1, 2, 3,...).

Рис 4. 3

4.3 Интерференция в тонких плёнках.

Различные цвета тонких пленок — результат интерфе­ренции двух волн, отражаю­щихся от нижней и верхней по­верхностей пленки. При отражении от верх­ней поверхности пленки проис­ходит потеря полуволны. Сле­довательно, оптическая раз­ность хода

(4.5)

Тогда условие максимального усиления интерферирующих лучей в отраженном свете следующее:

(4.6)

Если потерю полуволны не учитывать, то

(4.7)

Рис 4. 4