Интерференция от двух источников

Рассмотрим интерференцию от двух когерентных источников света в виде параллельных, близко расположенных узких щелей. Пусть расстояние между щелями d много меньше расстояния от щелей экрана l (рис. 1.1). На экране будет наблюдаться интерференционная картина в виде чередующихся темных и светлых полос. В центре экрана будет центральный максимум, к = 0. Он образован волнами (пунктир) с одинаковым оптическим путем. Следующий максимум первого порядка (к = 1) будет при оптической разности путей в одну длину волны, второй – в две длины волны, и так далее. Максимумы разделены темными промежутками, минимумами.

Определим расстояние Yк от центра до максимума к - порядка. Запишем приближенное подобие треугольников (рис.1.1): . Откуда расстояние до максимума к - порядка, с учетом условия (1.4) Δ L=kλ, будет

. 1.6

Соответственно расстояние между соседними светлыми или соседними темными полосами будет . Из этой формулы следует, что наблюдать интерференционную картину на экране, удаленном от щелей на несколько метров, можно, если расстояние между щелями составляет доли миллиметра.

Интерферометры

Применение явление интерференции осуществляется в специальных приборах – интерферометрах. Существует несколько десятков видов интерферометров. В интерферометрах когерентные источники света получают делением одного пучка света на два или более при отражении, преломлении и т.д. Затем эти волны, распространяясь каждая по своему пути, встречаются и интерферируют.

Рассмотрим, например, интерферометр с бипризмой Френеля (рис. 1.2). Две призмы с малым преломляющим углом соединены основаниями. Параллельно границе раздела помещается светящаяся нить или узкая освещенная щель. Через призмы проходит два пучка света, каждый из которых отклоняется к основанию на небольшой угол . Область перекрытия преломленных пучков является областью, в которой происходит интерференция, как будто от двух мнимых источников света, находящихся на расстоянии . Как видно из рисунка, область перекрытия пучков ограничивает ширину всей интерференционной картины.

Ещё рассмотрим интерферометр Жамена (рис. 1.3). Свет от лампы, пройдя через конденсор, падает на толстую стеклянную пластинку. Волны 1 и 2, отраженные от нижней пластинки, распространяются как бы из бесконечности слабо расходящимися пучками. Они проходят через кюветы. При отражении между волнами возникает огромная разность оптических путей и интерференция не может наблюдаться. Однако на их пути устанавливается вторая точно такая же пластинка, после отражения от которой, волны собираются вместе. Интерференционная картина наблюдается через окуляр.

При идентичных пластинах разность оптических путей будет зависеть от показателей преломления среды в кюветах n1 и n2 и длины кювет l: ∆L= l (n1–n2). Показатель преломления воздуха зависит от концентрации примесей, например метана. Поэтому интерферометр используют как шахтный, для определения концентрации метана.