Съобщение за смущения. Светлинна интерференция и нейните практически приложения

Намеса - взаимно укрепване или отслабване на две или повечевълни, когато се припокриват.

В резултат на това намесаима преразпределение на енергията на светлинното излъчване в пространството. При добавяне се наблюдава стабилен (стационарен, постоянен във времето) модел на смущения кохерентни вълни.

латинска дума "cohaerens" означава "свързан". И в пълно съответствие с това значение кохерентността се разбира като корелирано протичане във времето и пространството на няколко вълнови процеса.

Изискване вълнова кохерентност- ключ при разглеждане на смущения. Нека го анализираме, използвайки примера за добавяне на две вълни с еднаква честота. Нека те вълнуват еднакво насочено ( E̅ 1 E̅ 2) вибрации: E̅ 1грях (ω̅ t+φ 1 -)И E̅ 2грях (ω̅ t+φ 2 -).След това амплитудата на полученото трептене грях (ω̅ t+φ) равно на

E = √(E 1 2 +E 2 2 + 2 Е 1Е 2 cos δ),

Къде δ = φ 1 —φ 2.Ако фазовата разлика δ постоянни във времето, тогава вълните се наричат съгласувана.

За не кохерентни вълни δ варира произволно във времето, така че средната стойност на cos δ е равно на нула. Тъй като интензитетът на вълната е пропорционален на квадрата на амплитудата, тогава в случая добавяне на некохерентни вълнирезултатен интензитет на вълната азе просто равно на сумата от интензитетите на всяка вълна:

аз =аз 1 + аз 2.

При допълнениесъщото кохерентни вълниинтензитета на получената вибрация

аз =аз 1 + I 2 + 2√(аз 1аз 2 cos δ ),

в зависимост от стойността на cos δ , може да приема стойности както по-големи, така и по-малки от аз 1 +аз 2.Тъй като стойността δ в общия случай зависи от точката на наблюдение, тогава интензитетът на получената вълна ще бъде различен в различните точки. Именно това се има предвид, когато по-горе говорихме за преразпределението на енергията в пространството при интерференцията на вълните.

Излъчване с висока степен на кохерентност се получава с помощта на лазери. Но ако няма лазер, кохерентни вълни могат да се получат чрез разделяне на една вълна на няколко. Обикновено се използват два метода на „разделяне“: разделяне на вълновия фронт и разделяне на амплитудата. При разделянето на фронта на вълната вълновите лъчи се намесват, като първоначално се разпространяват от един източник в различни посоки, които след това се събират заедно с помощта на оптични инструменти в една област на пространството (наречена поле на смущение). За това те използват безелиИ Двупризми на Френел, Бие лещии т.н.

За да изброите „цветовете“ на различните части на оптичния диапазон в низходящ ред на дължината на вълната - червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово, просто помнете фразата: „Всеки ловец иска да знае къде седи фазанът“

При разделяне на амплитудата вълната се разделя на полупрозрачната граница на две среди. След това, в резултат на последващи отражения и пречупвания, отделените части на вълната се срещат и интерферират. Така се рисуват различни цветовесапунени мехури и тънки маслени филми върху вода, крила на водни кончета и оксидни филми върху метали и прозоречно стъкло. Важно е дъгите от вълни, излъчвани в един акт на излъчване от атом или молекула, да се намесват, т.е. части от вълната трябва да се движат отделно „за кратко време“, в противен случай вълните, излъчвани от различни атоми, вече ще пристигнат в точката на среща . И тъй като атомите излъчват спонтанно (ако не са създадени специални условия, както при лазерите), тогава тези вълни очевидно ще бъдат некохерентни. Лазерите използват стимулирано излъчване и това постига висока степенсъгласуваност. Материал от сайта

Феномен намеса Светапрез 17 век Нютон изследва. Той наблюдава интерференцията на светлината в тънка въздушна междина между стъклена плоча и леща, поставена върху нея. Интерферентният модел, получен в такъв експеримент, се нарича - Пръстените на Нютон. Но Нютон не успя да обясни ясно появата на пръстените в рамките на своята корпускулярна теория за светлината. Само в началото на XIXвекове, първо Т. Юнг и след това О. Френел успяха да обяснят формирането на интерферентни модели. И двамата бяха привърженици на вълновата теория на светлината.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Феноменът на интерференциятанаречено суперпозиция на трептения и тяхното взаимно усилване или отслабване.

Интерференцията се проявява като редуване на максимуми и минимуми на интензитета. Резултатът от интерференцията се нарича модел на интерференция. Думата намеса е от френски произход и означава намеса.

Феноменът на вълновата интерференция е възможен, когато трептенията възникват при еднакви честоти, имат еднакви посоки на изместване на частиците в пространството и фазовите разлики на трептенията са постоянни, т.е. ако източниците на трептения са кохерентни. (Думата cohaerer се превежда от латински като във връзка). Празен, един набор от пътуващи вълни създава последователно във всяка точка от разглежданата част от вълновото поле еднакви трептения. В този случай той се наслагва върху набор от подобни вълни, които са кохерентни с първите и имат същата амплитуда, тогава феноменът на интерференция води до постоянно разслояване на вълновото поле във времето в области на повишени трептения или области на техните отслабване.

Местоположението на интерферентното усилване на трептенията се определя от разликата в пътеките на вълните (). Максимално усилване на трептенията се постига, ако:

К е цяло число; - дължина на вълната.

Трептенията са най-отслабени, ако:

Всеки тип вълна може да пречи. Исторически смущението е открито за първи път в светлинните вълни от Р. Бойл и Р. Хук, които наблюдават появата на цвят в тънки филми. Т. Юнг въвежда концепцията за принципа на суперпозицията на вълните, обяснява същността на явлението и използва термина интерференция. Юнг е първият, който експериментира с интерференцията на светлината. Той получава интерференционна картина от два процепа, която по-късно се превръща в класически експеримент. В този експеримент светлинна вълнаот един тесен процеп падна върху екрана, който имаше още два тесни процепа. На демонстрационния екран лъчите светлина от последните два процепа се припокриваха. В областта на припокриване възниква интерференчен модел от светлина и тъмни ивици. Теорията, създадена от Юнг, обяснява явлението интерференция, когато се наслагват две монохроматични вълни с еднакви честоти. Юнг беше първият, който осъзна, че не може да се получи смущение, когато се работи с независими източници на светлина.

Стационарни и нестационарни смущения

Смущенията се делят на стационарни и нестационарни. Стационарен модел на смущение възниква само в случай на напълно кохерентни вълни.

В резултат на това енергията се преразпределя в пространството. Енергията е концентрирана в максимумите, но изобщо не достига минимумите. Преразпределението на вълновата енергия в пространството по време на интерференция съответства на закона за запазване на енергията. Енергията на вълната в резултат на интерференция ще бъде равна на сумата от енергиите на пълзящите вълни (средно).

Когато се наслагват некохерентни вълни, не се наблюдава явление на интерференция.

Условието за интерференционни максимуми за светлинна вълна е изразът:

Дължина на вълната на светлината във вакуум; — оптична разлика в пътя на лъчите. Оптичната разлика в пътя () е разликата в оптичните дължини, които вълните изминават:

L е дължината на оптичния път ( геометрична дължинапът (s), умножен по индекса на пречупване на средата (n)):

Ако равенството е валидно:

тогава във въпросната точка се наблюдава минимум. Изразът (6) се нарича условие за минимално смущение.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение Дължините на вълните на видимата светлина варират от 380 nm до 760 nm. Кои вълни от този диапазон ще бъдат максимално усилени с оптична разлика в пътя m?
Решение Условието за максимален интензитет на светлината по време на смущения е:

Нека изразим дължината на вълната на светлината от условие (1.1):

Нека разгледаме различни стойности на k.

Нека да видим кои от получените дължини на вълната попадат във видимия диапазон на дължина на вълната от 380 (nm (nm) нека преобразуваме nm в метри за по-лесно сравнение: 0,380 m Оказва се, че разглежданият диапазон включва вълни само при m; и м.

отговор m; м

ПРИМЕР 2

Упражнение Какво е разстоянието от източниците на кохерентна светлина до демонстрационния екран в експеримента на Йънг (l), разстоянието между тези източници е d, дължината на светлината е , разстоянието между ивиците в средата на интерферентния модел е b? Приеми това.
Решение Да направим рисунка.



От фиг. 1, според Питагоровата теорема, имаме:

Учебниците по физика дават следното определение за интерференция.

Интерференцията е явлението на взаимодействие в пространството на няколко (две или повече) кохерентни вълни, при което се получава усилване или отслабване на получената вълна в зависимост от това в каква фаза се намира вълната в дадена точка от пространството.

Само кохерентни вълни могат да се намесват. Максимумите се наблюдават при разлика в хода равен на дължинатавълни. Очевидно е, че ефектите на бионите, идващи от различни прорези, взаимно се подсилват. Минимуми се наблюдават, когато разликата в пътя е равна на нечетен брой полувълни и трептенията от различни прорези взаимно се компенсират.

Светлинната интерференция е пространственото преразпределение на светлинния поток по време на взаимодействието на две (или няколко) кохерентни вълни, в резултат на което се появяват минимуми и максимуми на неговия интензитет на различни места.

Поглед обща теорияИнтерференционните взаимодействия могат лесно да бъдат показани с помощта на анимация.
Отгоре и отдолу разликата в пътя е равна на половината от дължината на вълната. Бионите, предаващи електромагнитни вълни от различни прорези, се въртят в противофаза. В резултат на това имаме минимално осветление.
На фигурата в центъра разликата в пътя е равна на цялата дължина на вълната (или нула), а трептенията (завъртанията на бионите) от различни процепи съвпадат, което дава максимална осветеност (най-силното потъмняване на фотографската плака).
Гледайки картината на интерференцията, показана в анимацията, трябва да разберете, че показаните ротации на бионите биха се случили, ако един от прорезите беше затворен. В случай, че и двата процепа са отворени, общото въртене в светлите зони ще бъде равно на нула (т.е. светлината изглежда не попада в това място и фотоплаката не е експонирана). В тъмните области влиянието на лъчите от различни прорези ще се сумира и ще има двоен ефект.

Ако имате въпроси, разгледайте страницата Електромагнитни вълни, определения и описание. .

Методът на въртящия се амплитуден вектор, даден в учебниците, в този случай описва всичко много ясно.

От произволна точка О, избрана по оста Х, под ъгъл, равен на началната фаза на трептенията, се начертава вектор А, чийто модул е ​​равен на амплитудата на въпросното трептене. Ако този вектор се върти с ъглова скорост, тогава проекцията на вектора ще се движи по оста X в диапазона от – A до + A, а осцилиращата стойност ще се променя във времето според закона. Следователно, проекцията на края на вектора на амплитудата върху оста ще извършва хармонични трептения с амплитуда А, с кръгова честота, равна на ъглова скороствъртене на вектора и с началната фаза, равен на ъгъла, който образува вектор A с оста X в началния момент. Нищо няма да се промени, ако приложите този метод при добавяне на ротации на вектори за триизмерно пространство.

Интерференцията е резултат от добавянето на ротации на биони от различни (слотове) източници на електромагнитни трептения.

Така че дадохме математическа основа на принципа на суперпозицията на полето, както електромагнитни, така и гравитационни.

Всъщност некохерентните вълни също пречат, но скоростта на човешкото око няма време да забележи разликите в осветеността, тъй като тя (осветеността) се променя много бързо за всяка точка. Моделът на смущение се оказва „плаващ“. Сега, знаейки, че няколко типа въртене могат да се припокриват, картината става ясна, когато поляризация на светлината .

Електрическото поле, създадено от ядрата и електроните в атомите и препятствията под формата на самите атоми, естествено забавят процеса на разпространение на вибрациите, оттук и намаляването на скоростта на светлината в оптически плътни среди.

Нека зададем въпроса откъде идват вълновите свойства на частиците? И можем да отговорим лесно. Те (вълновите свойства) са следствие от промени в местоположението на бионите поради движението на частица през тези биони. Тоест, когато една частица се движи, бионите променят местоположението си и такава промяна в местоположението ще приеме формата на електромагнитна вълна.

Сега ще покажем това Формулата на Планк изобщо не предполага квантуване на енергията. Тази формула включва променлива като честота, която е непрекъсната. А дискретността се появява, защото просто нямаме инструменти, способни да запишат по-малко от пълен оборот на биона. Така преминахме принципа на неопределеността на Хайзенберг. Изводите от които явно противоречат на принципа на приемствеността. Нека да го разберем.
Една от формулите, изразяващи този принцип, изглежда така. Нека разгледаме внимателно това уравнение. Нека първо приемем, че частицата се движи с много ниска скорост. Какво ни пречи да определим позицията му? Анализирайки съществуващите методи, например осветяването му с фотон, стигаме до извода, че такова действие ще доведе до значителна промяна в импулса. Но това означава само, че просто нямаме подходяща „линия“. Този въпрос е разгледан по-подробно на страницата електронна дифракция .
Сега за скоростта на частиците. Нека да видим какво е скоростта. След като все още не сме достигнали никакви закономерности, ние срещаме ограничение под формата на факта, че телата се разглеждат като материални точки. Но очевидно това не е така. Всички тела имат определена степен (и фотонът също), която също става необходимо да се установи (а за това отново нямаме възможност).
Заключение: нямаме инструменти за такива измервания. Но това изобщо не означава, че частицата се движи по неопределена траектория (без траектория).

Анализ на уравнението на Шрьодингер, използвано за изчисляване на формата на орбиталите.

В тази връзка нека разгледаме уравнението на Шрьодингер, едно от заключенията на което е предположението, че микрочастиците нямат траектория. Нека представим нашите възражения.

  1. Уравнението на Шрьодингер е постулат, тоест твърдение, което не се основава на нищо.
  2. Уравнението на Шрьодингер от дясната си страна има въображаема единица i и следователно не трябва да описва реални физически параметри (както помним от математиката, геометричното представяне на въображаеми числа води до друга координатна равнина, но как тогава реалните физически величини се превеждат в нея) .
  3. За решаване на уравнението на Шрьодингер се използват няколко условия за нормализиране, които се избират произволно, само за да се получи резултат, който съвпада с експеримента.
  4. Формата на електронните орбитали, използвани в химията, получени с помощта на уравнението на Шрьодингер, отразява съмнително разпределението на електронните плътности в атома. Освен това изисква използването на принципа на изключване на Паули, който, между другото, също не се основава на нищо. На други страници ще покажем истинското физически смисълпринцип на Паули.
  5. В уравнението на Шрьодингер за стационарни състоянияопростяването е направено неподходящо, когато U ( потенциална енергия) не зависи от времето.

Електроните се движат един спрямо друг и спрямо ядрото.

Следователно потенциалната енергия се променя. Това уравнение също не взема предвид магнитните ефекти, които възникват по време на движението на електроните.

Нека опровергаем заключението че, подчинявайки се на уравнението на Шрьодингер в движението си, частиците уж губят своята траектория.
Нека ви напомня, че пси функцията описва движението на частиците.

цитат. „В съответствие със значението си, пси функцията трябва да бъде недвусмислен, непрекъснат и краен (освен, може би, за специални точки). Освен това тя трябва да има непрекъсната и крайна производна . Наборът от изброени изисквания се нарича стандартни условия”*(11). Предлагам да запомните, че непрекъснатостта на функцията е необходимо условие за съществуването на производна. Но непрекъснатост на функциятапредполага непрекъснатост на промяната на аргумента.

Заключение: стандартните условия, наложени на пси функцията, не позволяват аргументът, тоест координатите X, Y, Z, да се променят рязко (или да претърпят прекъсване). Следователно те, координатите, се променят непрекъснато. А това означава само едно. Всяка частица не може да няма траектория.

(Но невероятно нещо. Уравнението на Шрьодингер просто трябваше да се тълкува по различен начин и тогава всичко щеше да си дойде на мястото).

В тази връзка цялата теория за структурата на атома, основана на уравнението на Шрьодингер, се срива, следствие от което е предположението за така наречените орбитали, в които се предполага, че се движи електронът.

Може да се възрази, че когато електронна дифракциявъзниква несигурност в ъгъла на отклонение. Е, нека разгледаме електронната дифракция отделно (обяснения на страницата електронна дифракция).


Разбирайки, че бионите запълват цялото пространство, можете да видите, че когато се движите през тях, всяка частица ще доведе до промяна в местоположението им, тоест ще завърти бионите около оста им по определен начин. Твърдя, че именно тази промяна в местоположението на бионите учените наричат ​​вълнови свойства на частиците. Не е трудно да се забележи, че промените в местоположението на бионите ще зависят от масата на движещата се частица, нейната скорост и заряд. По някаква причина зарядът не присъства във формулата на де Бройл. Очевидно всичко това се дължи на вечното желание за разделяне на процесите. Или зарядът просто е равен в този случай на +1 или -1. По принцип наистина няма разлика в каква посока (по или обратно на часовниковата стрелка) се въртят бионите (при условие, че зарядът е равен на +1 или -1).

Нека обобщим. Интерференцията е явление, основано на добавянето на вибрации на частиците физически вакуум, може да бъде ясно обяснено с помощта на метода на вектора на въртящата се амплитуда. Дадохме това обяснение на смущението на тази страница.

Интерференция - история на откритията и изследванията

Принципът на интерференцията е открит през 1802 г., когато англичанинът Т. Йънг, лекар по професия, човек с много различни интереси, провежда класическия вече „експеримент с две дупки“. Две близко разположени дупки бяха пробити в екрана с върха на карфица, които бяха осветени от слънчева светлина от малка дупка в прозореца със завеси. Зад екрана Юнг наблюдава вместо две ярки точки поредица от редуващи се тъмни и светли пръстени.

Той обясни опита си по аналогия с разпространението на две различни вълнови системи върху повърхността на водата.

„Вярвам“, пише Юнг, че подобни явления възникват, когато две части светлина се смесят, и аз наричам това наслагване общ закон за интерференция.

За да се наблюдава явлението интерференция, са необходими кохерентни източници, които излъчват вълни с фиксирана фазова разлика. Такива източници могат да бъдат получени чрез разделяне на лъч светлина от конвенционален източник (например с помощта на полупрозрачно огледало). Така образуваните два лъча след това се насочват към екрана с помощта на оптични системи. Тъй като и двата лъча имат един и същ произход, фазовата разлика на всяко място на екрана е фиксирана (зависи само от разликата в дължината оптични пътища). На екрана се появява модел на смущение.

Типичен пример за феномен на интерференция, който може да се наблюдава, е оцветяването на тънки слоеве (петна от бензин върху асфалт, сапунени филми). В този случай възниква смущение между лъчите, отразени от външната и вътрешната повърхност на филма. Дебелината на филма обикновено варира от място на място и изглежда, че е боядисан във всички цветове на дъгата.

Интересно е, че Нютон е изучавал проблема с интерференцията и тъй като е бил на мнение, че светлината се състои от малки частици (корпускули), той е трябвало да припише странни „атаки“ на светлина и силно отражение на тези частици, за да обясни оцветяването на тънките частици. чинии. Но Юнг лесно обясни това явление въз основа на интерференция и дори измери дължината на вълната на светлината за първи път и то с много добра точност.

Специален тип интерференчен модел възниква, когато се добавят преки и отразени вълни. В този случай се образуват така наречените стоящи вълни.
В най-простия случай, когато се отразява плоска вълна от плоска стенапоявява се система от фиксирани максимуми и минимуми, разположени успоредно на стената. При отражение под ъгъл картината става по-сложна.

Друг пример за вълнова интерференция са така наречените фигури на Хладни. Пясъкът се изсипва върху плоча, фиксирана в една точка, и по ръба му се изтегля лък. Пясъкът се събира върху определени линии, чийто вид зависи от формата на плочата и позицията на фиксираната точка.

В този случай звукови вълни, възбудени от лъка, се отразяват от краищата му (неслучайно обяснението за ехото също принадлежи на Хладни). На всяко място на плочата се събират вибрации с различни фазови отмествания. В резултат на това се появяват възлови точки - където трептенията взаимно се компенсират, и антивъзли - където се усилват максимално. Пясъкът се изхвърля от антинодите и се събира в нодалните линии. Теорията за тези фигури, открита от известния немски акустик Хладни през 1787 г., е създадена от френските учени Лаплас и Поасон.

Феноменът на интерференцията е характерна особеноствълнови процеси от всякакво естество.

Интерференцията е събиране на вълни в пространството, при което се формира постоянно във времето разпределение на амплитудите на получените трептения. По време на интерференция възниква пространствено преразпределение на енергията на вълната. В някои точки има концентрация на енергия (интерферентни максимуми), в други - затихване на вълните (интерферентни минимуми). Причината за преразпределението на енергията е разликата във фазите на трептенията в сгъваемите вълни. Предпоставка- вълнова кохерентност.

2. Кохерентни източници на светлина, методи за получаването им.
Кохерентни се наричат ​​вълни с еднаква честота, чиято фазова разлика не се променя с времето във всяка точка на вълновото поле.
Освен това трептенията на полето в тези вълни трябва да се извършват в една и съща равнина.
Опитът на Юнг

Томас Йънг наблюдава смущения от два източника чрез пробиване на две малки дупки в непрозрачен екран на кратко разстояние (d ≈ 1 mm). Дупките бяха осветени от светлина от слънцето, преминаваща през малък отвор в друг непрозрачен екран. Елементи на механиката на флуидите Налягане в течност и газ Молекули на газ, извършващи произволни, хаотично движение, не са свързани или много слабо свързани със сили на взаимодействие, поради което се движат свободно и в резултат на сблъсъци се стремят да се разлетят във всички посоки, запълвайки целия предоставен им обем, т.е. обемът на газа се определя от обем на контейнера, който газът заема.
Френелови огледала


Светлината от тесен процеп S пада върху две плоски огледала, завъртяни една спрямо друга на много малък ъгъл φ. Използвайки закона за отразяване на светлината (17.1.3.) е лесно да се покаже, че падащият лъч светлина ще се раздели на две, излъчвани от въображаеми източници S1 и S2. Източникът S е покрит от екрана за наблюдение с непрозрачен екран.
Бипризма на Френел
Две стъклени призми с малък ъгъл на пречупване θ са направени от едно парче стъкло, така че призмите да са сгънати с техните основи. излъчвани от въображаеми източници S1 и S2, които дават две кохерентни цилиндрични вълни.
Тъй като ъгълът на пречупване θ е малък, всички лъчи се отклоняват от всяка от половините на бипризмата с един и същ ъгъл φ. Може да се покаже, че в този случай n е индексът на пречупване на материала на призмата.
Пръстените на Нютон
Плоско-изпъкнала леща с голям радиус се поставя върху стъклена плоча и се осветява отгоре успореден лъчСвета. Тъй като радиусът на лещата R е голям в сравнение с r - радиуса на интерферентните ивици, ъгълът на падане на светлината върху вътрешната повърхност на лещата i ≈ 0. Тогава геометричната разлика в пътя с голяма точност е равна на 2b. При намиране на оптичната разлика в пътя трябва да се вземе предвид промяната на фазата към противоположната при отражение от оптически по-плътна среда. Връзката между b, r и R не е трудно да се намери от геометрични съображения.



3. Условия за максимуми и минимуми при смущения. Геометрични и оптични разлики в пътя на лъчите. Дължина на оптичния път.
Резултатът от добавянето на вълни, пристигащи в точката на наблюдение M от два кохерентни източника O1 и O2, зависи от фазовата разлика между тях Df (виж Фиг. 1.)


Разстоянията, изминати от вълните от източниците до точката на наблюдение, са равни съответно на d1 и d2. Величината се нарича геометрична пътна разлика Dd = d2- d1. Тази стойност определя фазовата разлика на трептенията в точка М. Възможни са два гранични случая на суперпозиция на вълната.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ НА СВЕТЛИНАТА- пространствено преразпределение на енергията на светлинното излъчване при наслагване на две или повече. светлинни вълни, специален случайобщо явление вълнова интерференция. Някои явления на I. s. са изследвани от И. Нютон през 17 век, но не могат да бъдат обяснени от него от гледна точка на неговата корпускулярна теория. Правилно обяснение на И. с. като типично вълново явление е дадено в началото. 19 век Т. Йънг (Th. Young) и О. Френел (A. Fresnel). Naib, I.S., характеризиращ се с образуването на стационарен (постоянен във времето) интерференчен модел (I.P.) - редовно редуване в пространството на области с по-висока интензивност. и надолу. интензитет на светлината в резултат на суперпозицията на кохерентни светлинни лъчи, т.е. при условия на постоянна (или редовно променяща се) фазова разлика. По-рядко и само в специални случаи. При експериментални условия се наблюдават явления на нестационарна I.S., които включват светлинни удари и корелационни ефекти на интензитета. Строго обяснение на явленията на нестационарния I.S. изисква отчитане както на вълната, така и корпускулярни свойствасветлина и се дава на основата на квант. Стационарен И. с. възниква, когато има съгласуваност(определяне на фазова корелация) на насложени вълни. Взаимно лъчи светлина могат да бъдат получени чрез разделяне и след това комбиниране на лъчи, излъчвани от общ източник на светлина. В този случай изискването за съгласуваност налага определени ограничения върху ъгъла. размерите на източника и ширината на спектъра на излъчване.

Образование и. удобно е да се проследи върху идеализираната диаграма на класическата. Опит на Йънг (фиг. 1).

Точков източник на светлина S сдължина на вълната l осветява два малки отвора в екрана А, които стават вторични взаимно кохерентни източници на светлина (вж. Дифракция на светлината).На екрана INнаблюдавани и к., причинени намесадве създадени вълнови системи. Според принцип на суперпозицияелектромагнитно напрежение полета д Q в произволна точка Q на екрана INсе дава от сумата от напрегнатостта на полето д 1Q и E 2Q, създадени в точка Q от източници 1 и 2. Наблюдаваното количество е интензитетът на радиация, падаща върху екрана, пропорционална на av. квадрат на силата на полето. Представяне на силата на полето E i (t, s) всеки източник (i=1,2) хармоник. функция на времето t и разстоянието sпо посока на разпространение

даз ( t,s)=E icos2p( vt+s/ l+j ​​​​0),

където l е дължината на вълната, v- честота, j 0 - начало. фаза на светлината е възможно с правилния избор на единици за измерване на напрегнатостта на полето да се получи израз за интензитета I Q в точка Q във формата:

Тук аз 1 = и аз 2 =< E 2 2Q > - интензитет на светлината в точка Q, създадена от всеки източник поотделно; d - оптичен разлика в пътя на интерфериращите лъчи: d=n 1 r 1 -n 2 r 2 ; r 1 и r 2 - разстояния от отвори 1 и 2 до точка Q : n 1 и n 2 - показатели на пречупване на средата (в случай на въздух n 1 =n 2 =1); d 0 - оптичен разлика в пътя на лъча от източника Скъм точки 1 и 2. От (1) следва, че интензитетът на светлината в дадена точка на екрана се различава от сумата на интензитетите I 1 + I 2, създадени от източници 1 и 2, когато те независимо осветяват екрана. При комбинираното действие на кохерентни източници 1 и 2 се оказва, че истинският интензитет I се различава с количеството, описано от третия, интерференционен, член на f-ly (1). Интерференцията, разбира се, не променя общата светлинна енергия, падаща върху екран B, като води само до нейното преразпределение с образуването на характеристика i. j. На екран B се появява система от светлинни ивици, чийто интензитет в сечението от равнина, преминаваща през източника и дупките 1 и 2, се променя, както е показано графично с плътна линия от дясната страна на фиг. 1. Макс, интензитет в и. К. се наблюдава с пътна разлика, равна на четно числополувълни, а минималната - с пътна разлика, равна на нечетно числополувълна В реалния опит крайният размер на източника на светлина може да бъде взет под внимание чрез разглеждане на и. от друг, леко изместен спрямо Сточков източник S", давайки изместен и. к. (пунктирана линия). Добавянето на много такива снимки от всички изходни точки води до замъгляване и. до., т.е. до спад в неговия контраст. Общо и. ще се различава малко от идеалното (създадено точков източник), ако линейният размер на изходния DS удовлетворява условието DS Кохерентност на светлината) (d- разстояние между отвори 1 и 2, Р- разстояние от източника до екрана A). Крайната ширина Dl на спектъра на излъчване на източника също е причина за намаляването на контраста и. к., колкото по-голямо е намалението, толкова по-високо ред за намеса h, равно на цялата част от съотношението d/l. Когато се освети с бяла светлина, на екрана се вижда бял център, ивица от нулев порядък с бързо изчезващи дъгови ивици, съседни на нея. Цветът на лентите се дължи на факта, че позицията на максимумите на интензитета, които са от порядък h#0, зависи от дължината на вълната. С квази-едноцветен осветяване (срв. дължина на вълната), се наблюдават много ясни ленти, съответстващи на реда на интерференция до Има много схеми на експерименти и естествености. ситуации, в които И. с. Най-съществените им различия са свързани с разликите в методите за производство на кохерентни светлинни лъчи и в броя на интерфериращите лъчи. Въз основа на методите за създаване на кохерентни лъчи светлина има схеми с разделяне на вълновия фронт и разделяне на амплитудата. При първия метод се събират светлинни лъчи, които първоначално се различават по посока на разпространение от източника. Този принцип се използва например в експеримента на Йънг, както и в демонстрацията. експерименти с използване Френелови огледала, лещи Biye (фиг. 2) и др. Лещата Biye е изпъкнала леща, разрязана по диаметъра на две части, леко раздалечени в посока, перпендикулярна на оптичната леща. оси; те формират реални изображения S 1 и S 2 на точковия източник S.

Интерферентни ивици се наблюдават в монохромен цвят. светлина във всяка равнина на зоната на припокриване на различни лъчи от източници S 1 и S 2 (показано чрез засенчване). От намеса устройствата с разделяне на вълновия фронт са много практични. е важен в спектроскопията. решетка. Всички схеми на И.с. с разделяне на вълновия фронт, те налагат строги изисквания към малкия ъгъл. размер на източника на светлина. Например, в експеримента на Йънг, при осветяване на отвори 1 и 2 с пряка слънчева светлина, т.е. източник под ъгъл. размер от само 0,5°, за да получите ясни и... k. Разстоянието между дупките не трябва да надвишава няколко. десетки микрони. Именно върху острата критичност на контраста и. Тъй като методът за измерване на ъгъл се основава на размера на източника във вериги с разделяне на вълновия фронт. размери на звезди с помощта на звезден интерферометър (вж. Звезден интерферометър). В диаграмите на I. s. с разделяне на амплитудното вълново поле, радиацията от първичния източник се разделя от полупрозрачни оптични интерфейси. ср. Така например възниква широко разпространено природно явление. условия на И.с. в тънки филми, отговорни за ирисцентното оцветяване на маслени петна върху вода, сапунени мехурчета, крила на насекоми, оксидни филми върху метали и т.н. Във всички тези случаи възниква IR, отразено от две повърхности на филмите. В тънки слоеве AC дебелина при осветяване от разширен светлинен източник, интерференчната картина. лентите се възприемат като локализирани върху повърхността на филма и това смущение. лентата съответства на фиксирана дебелина на филма ( ленти с еднаква дебелина.; ориз. 3). Ярка намеса оцветяването се получава само за много тънки филми с дебелина от порядъка на дължината на вълната, т.е. при ниски нива на интерференция. За по-дебели филми и др. К. се вижда при осветяване с монохроматична светлина, например в светлината на натриева лампа с ниско налягане. В тънки филми строго