Интерференция световых волн

Интерференция

Учитель физики

Козакова Елена Анатольевна

Сложение волн

- 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

Интерференция

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

Условия когерентности световых волн

Волны должны иметь:

• одинаковую частоту колебаний
• постоянную разность фаз (не зависящую от времени)
• колебания векторов Е вдоль одной прямой или вдоль параллельных прямых

Условие максимума Амплитуда колебаний среды в данной точке максимальна, если

• Разность хода двух волн равна четному числу полуволн

Условие минимума Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если

• Разность хода двух волн равна нечетному числу полуволн

Распределение энергии при интерференции

• Волны переносят энергию
• При условии максимума наблюдаются светлые полосы-максимальная энергия
• При условии минимума наблюдаются темные полосы-энергия равна нулю

Интерференция световых волн Кольца Ньютона

• Ньютон наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны

• .

Наблюдение колец Ньютона

• Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки. «Лучи» 1 и 2 – направления распространения волн; h – толщина воздушного зазора .

λ з R к R з " width="640"

Кольца Ньютона в отраженном свете

Интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Радиус колец зависит от длины световой волны.

λ к λ з

R к R з

Интерференция в тонких пленках

• Цвет тонкой пленки объясняется наложением волн:1 - отражается от верхней поверхности пленки, 2 – отражается от нижней поверхности
• Волны когерентны
• Волны 1 и 2 ослабляют или усиливают друг друга в зависимости от разности хода

Применение интерференции 1. Определение длины световой волны

• Измерив радиусы колец и радиус кривизны поверхности линзы, можно вычислить длины волн.

r = R · k ·λ ,

где r – радиус кольца

R – радиус кривизны выпуклой поверхности линзы

λ – длина волны монохроматического света,

k = 0, 1, 2, 3, …

• λ кр = 8·10 -7 м λ ф = 4·10 -7 м.

2. Проверка качества обработки поверхности

• Если между поверхностью образца и гладкой эталонной поверхностью создать клиновидную прослойку воздуха, то на поверхности образца появятся кольца Ньютона. Если интерференционные кольца окажутся сильно искривлены, значит исследуемая поверхность имеет неровности.
• Интерферометр выявляет неровности до 10 -6 см.

3. Просветление оптики

• нанесение на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки, для увеличения светопропускания оптической системы. Коэффициент преломления плёнки меньше коэффициента преломления стекла линз.
• Толщина просветляющего слоя (например, кремниевой кислоты) равняется ¼ длины световой волны. В этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции, и их интенсивность станет равной нулю.

Домашнее задание §§ 67 – 69 Спасибо за работу на уроке!