Жарықтың интерференциясы. Когеренттілік

Жарықтың интерференциясы дегеніміз – жарық толқындары қабаттасқанда кеңістіктің белгілі бір нүктесінде толқындардың күшеюі және келесі бір нүктелерінде толқындардың әлсіреу құбылысы.

Интерференция құбылысын бақылау үшін қажетті шарт – толқындардың когерентті болуы. Когеренттілік дегеніміз – бірнеше тербелмелі немесе толқындық процесстердің кеңістік пен уақыт бойынша үйлесімді өтуі. Бұл шартты монохроматты толқын қанағаттандырады.Монохроматты толқындар белгілі бірдей жиіліктегі амплитудасы тұрақты толқындар. Нақты жарық көзінен монохроматты жарық алу мүмкін емес, себебі жеке атомдардың сәуле шығаруы бір біріне тәуелсіз және олардың фазаларының айырымы кездейсоқ шама. Кеңістіктің берілген нүктесінде екі тербелістің фазалар айырымы уақыт өтуімен өзгермесе, уақыт бойынша когеренттілік деп аталады. Бастапқы фаза кездейсоқ өзгерістер әсерінен бастапқы мәнінен шамасына өзгеше мән қабылдайтын уақыт когеренттілік уақыты деп аталады. Екі тербелістің фазалар айырымы толқын бетінің әр түрлі нүктесінде тұрақты болатын үйлесімділік кеңістік бойынша когеренттілік деп аталады. Фазалар айырымының мәні шамасына жететін арақашықтық когеренттілік

ұзындығы деп аталады.Сонымен толқындардың интерференциясының байқалу шарты

төмендегідей: 1) жиіліктері бірдей;

2) фаза айырымы уақыт бойынша тұрақты.

Нақты жарық көзінен когерентті толқындарды алудың бір ғана жолы бар. Ол үшін бір жарық толқынын оптикалық жүйе арқылы екі бөлікке бөлеміз, сонда олардың оптикалық жолы әр түрлі болады; осыдан кейін екеуін қайтадан қосамыз.Жарық толқындары қабаттасқанда суперпозиция принципі орындалады, яғни кеңістіктің әрбір нүктесіндегі қорытқы кернеулік . Егер мен векторлары бір бағытта тербелсе, векторлық диаграмма (4.2-суретті қара) әдісін қолданып, екі векторды қосамыз. (4.3) пен (7.4) өрнектерді ескерсек, қорытқы толқынның интенсивтілігі

. (7.5)

Кеңістіктің болатын нүктелерінде, интенсивтілік , ал болатын нүктелерінде, интенсивтілік ,. Интерференциялық көріністі бақылау нүктесінде тербелістің фазалар Айырымы

мұндағы - екі когерентті толқынның жарық көзінен интерференциялық көріністі бақылау нүктесіне дейінгі жүретін жолы; мен - сыну көрсеткіштері мен болатын орталардағы

толқындардың фазалық жылдамдығы; - вакуумдегі толқын ұзындығы. Жарық толқыны жолының S геометриялық ұзындығының ортаның сыну көрсеткішіне көбейтіндісі жолдың оптикалық L ұзындығы деп аталады, ал оптикалық жолдар айырмасы деп аталады. Фазалар айырымы мен оптикалық жолдар айырмасы өзара байланысты

. (7.6)

өрнектен қорытқы тербеліс интенсивтіліктерінің максимум және минимум шарттары шығады:

егер , мұндағы m =0,1,2,... және

егер , мұндағы m = 0,1,2,... Және

Жарық толқындары қабаттасқанда, оптикалық жолдар айырмасы жарты

толқын ұзындығының жұп сандарына тең болатын нүктелерде олар бірін-бірі

күшейтеді; ал тақ сандарына тең болатын нүктелерде әлсіретеді.