Интерференционные схемы.Бипризма Френеля.Зеркало Ллойда.Получение двух когерентных источников, связь ширины интерференционной картины с параметрами системы.

Цель интерференционной схемы – разделить пучок от одного источника на два или более пучков

• метод деления волнового фронта: опыт Юнга, бизеркала Френеля, бипризма Френеля, билинза Бийе и т.п.

• метод деления амплитуды: интерференция в тонких пленках, кольца Ньютона, клин, интерферометр Фабри-Перо, интерферометр Майкельсона и т.п.

Свет, испускаемый обычными источниками, можно рассматривать как хаотическую последовательность отдельных цугов синусоидальных волн. Длительность отдельного цуга не превышает 10 в минус 8 с даже в тех случаях, когда атомы источника не взаимодействуют (газоразрядные лампы низкого давления). Любой регистрирующий прибор имеет значительно большее время разрешения, поэтому наблюдение интерференции невозможно.

Бипризма Френеля

В данном интерференционном опыте, также предложенном Френелем, для разделения исходной световой волны на две используют призму с углом при вершине, близким к 180°. Источником света служит ярко освещенная узкая щель S, параллельная преломляющему ребру бипризмы.Можно считать, что здесь образуются два близких мнимых изображения S ₁ и S ₂ источника S, так как каждая половина бипризмы отклоняет лучи на небольшой угол

, область перекрытия волн:

Количество наблюдаемых интерференционных полос:

Зеркало Ллойда.

В опыте, предложенном Ллойдом источником света служит узкая щель, параллельная плоскости зеркала Расходящийся световой пучок от источника падает на плоское зеркало (зеркало Ллойда), расположенное перпендикулярно к экрану . Отразившись от зеркала, он попадает на экран. Этот пучок света можно представить исходящим от мнимого изображения источника света , образованного зеркалом. Кроме того, на экран попадают лучи, идущие непосредственно от источника света . В той области экрана, где перекрываются оба пучка света, т.е. накладываются две когерентные волны, наблюдается интерференционная картина.

Особенность интерференционной картины, наблюдаемой с помощью зеркала Ллойда, заключается в том, что центральная полоса получается не светлой, а темной. Это указывает на то, что лучи, проходящие одинаковыегеометрические пути, все же сходятся в опыте Ллойда с разностью хода . Такая «потеря» полуволны (или, другими словами, изменение фазы на π) происходит при отражении света от поверхности стекла, коэффициент преломления которого больше, чем воздуха.

Интерференционная картина от двух когерентных источников:

Рассмотрим два когерентных источника света S 1 и S 2, расстояние между которыми равно d. В поле интерференции внесем экран, на котором будет наблюдаться интерференционная картина. Расстояние от источников до экрана равно l. Пусть на экране в некоторой точке P с координатой x наблюдается интерференционный максимум или минимум. Квадраты расстояний от источников S 1 и S 2 до точки Р соответственно равны: . Вычтев из второго первое и преобразовав, получаем

Формула для координат интерференционных минимумов:

Ширина интерференционной полосы – это расстояние между соседними максимумами или минимумами. Величину х можно определить, если взять разность координат соседних максимумов (минимумов) Тогда ширина интерференционной полосы равна

14.Интерференционные схемы. Бизеркала Френеля. Получение двух когерентных источников, связь ширины интерференционной картины с параметрами системы.

две когерентные световые волны получают при отражении от двух зеркал, плоскости которых образуют между собой небольшой угол α

Источник — узкая ярко освещенная щель S, параллельная линии пересечения зеркал.

Отраженные от зеркал пучки падают на экран Э и там, где они перекрываются (зона интерференции), возникает интерференционная картина в виде полос, параллельных щели S.

Отраженные от зеркал волны распространяются так, как если бы они исходили из мнимых источников S₁и S₂, являющихся изображениями щели S.

Найдем ширину интерференционных полос на экране Э.

Воспользуемся формулой .

В нашем случае и , поэтому

Ширина полос растет с увеличением расстояния b. Если же на бизеркала падает плоская волна, т. е. , то значит ширина полос в этом случае не зависит от расстояния b — положения экрана.

Число возможных полос на экране , где х — ширина зоны интерференции на экране ,

Но чтобы все эти полосы были действительно видны (и достаточно хорошо), нужно удовлетворить требованиям, что ширина s щели S должна быть

а степень монохроматичности используемого света