<<
>>

1.6. Опыт Юнга. Пространственная когерентность

Заметим вначале, что осуществив в своём опыте в 1802 году когерентность световых лучей, Т. Юнг впервые наблюдал интерференцию от двух щелей, объяснив появление максимумов и введя в оптику само понятие этого явления.

Мы же касаемся этого опыта не из желания сделать экскурс в историю. В этом опыте отчётливо видна роль величины источника света, который должен быть точечным, т. е. иметь размеры порядка длины световой волны. Только в этом случае получается резкая интерференционная картина. На практике же мы имеем источники, размеры которых значительно превосходят длину световой волны. На схеме хода лучей легко проследить, за счет чего картина интерференции получается либо размытой, либо она совсем отсутствует. На рис. 1.12 изображён опыт Юнга в идеальном случае точечного источника S. Лучи, идущие от него, когерентны друг другу. Для того, чтобы обеспечить их наложение, следует закрыть источник ширмой с двумя щелями, которые, в свою очередь, можно считать когерентными друг другу точечными источниками. Волны, испускаемые ими, будут сферическими, т.е. лучи будут расходящимися.

В каждую точку экрана Э придут лучи от каждого из когерентных источников S1 и S2. Если это центральная точка экрана, лежащая против середины отрезка S1S2, то разность хода лучей будет равна нулю. Лучи, пришедшие в любую другую точку экрана, будут иметь разность хода (l2 – l1), если на их пути не поставлены какие-нибудь прозрачные преграды. Для центральной точки порядок интерференции k равен нулю, значит, если источник S испускает белый свет, то в центре экрана будет максимум для всех длин волн, т.е. видно будет белое пятно. Симметрично расположенные максимумы первого порядка будут окрашенными: сначала фиолетовые, поскольку они имеют наименьшую длину волны, затем синие, зелёные и т.

д. За первыми максимумами красного цвета будут располагаться фиолетовые линии спектра второго порядка.

Расстояние между вторичными источниками S1 и S2 не будет играть никакой роли, его изменение никак не скажется на четкости картины: источники S1 и S2 всегда остаются когерентными друг другу.

Иначе будет обстоять дело, если источник S будет протяжённым (рис. 1.13). В этом случае на щели S1 и S2 будет падать свет из разных его точек, и каждая пара лучей даст интерференционную картину. Максимумы этих картин не совпадут друг с другом, картина будет либо размытой, либо весь экран будет равномерно освещён. Четкой картины можно добиться так:

· между источником S и ширмой поставить узкую входную щель, о которой речь шла выше. Она перекроет значительную часть лучей, идущих не от центральной точки источника, например, пару лучей, изображенных штриховыми линиями на рис. 1.13;

· щели S1 и S2 следует расположить достаточно далеко от источника, а расстояние S1S2 сделать достаточно малым (порядка долей мм). Тогда в S1 и S2 будут попадать лучи, идущие практически перпендикулярно щелям, что обеспечит их максимальную освещённость.

Если же четкая интерференционная картина видна без входной щели и при любом, достаточно большом расстоянии S1S2, то обе светящиеся точки источника М1 и М2 когерентны друг другу, и источник можно считать пространственно когерентным. Количественной характеристикой пространственной когерентности служит расстояние S1S2. Перемещая щель поперёк светового пучка, можно обследовать когерентность колебаний по его сечению.

Одна из особенностей лазерных источников света заключается в высокой пространственной когерентности излучаемых ими световых пучков. Опыт Юнга с лазерным светом можно осуществлять без входной щели, а S1 и S2 можно раздвинуть (при специальном режиме работы) до краев сечения лазерного пучка.

<< | >>
Источник: Н.М. Соколова, В.И. Биглер. ФИЗИКА. Курс лекций. Часть 3. Челябинск. Издательство ЮурГУ. 2002

Еще по теме 1.6. Опыт Юнга. Пространственная когерентность:

  1. Глава 2 ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАДАНИЙ, ОРИЕНТИРОВАННЫХ НА ДОСТИЖЕНИЕ ЛИЧНОСТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ШКОЛЬНИКОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ
  2. Хлынина, Т.П., Кринко, Е.Ф., Урушадзе, А.Т.. Российский Северный Кавказ: исторический опыт управления и форми­рования границ региона. - Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН,2012. - 272 с., 2012
  3. Митюков М.А., Барнашов А.М.. Исследования по государствоведению и международному праву в Томском государственном университете (от возрождения юридического факультета до начала конституционных преобразований в стране. 1948-1993 гг.: опыт библиографического обзора) : учеб. пособие. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета,2020. - 146 с., 2020
  4. Связь между дефектами структуры и оптическими неоднородностями в кристаллах.
  5. Испытание на жаростойкость
  6. Выводы по главе 3
  7. Испытательный стенд
  8. СОДЕРЖАНИЕ
  9. 2.7 Вычисление трехмерных координат сопоставленных точек
  10. Испытательный стенд
  11. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
  12. 4. Административно-правовой статус государственного гражданского служащего
  13. Алгоритм калибровки системы оптико-электронных датчиков в оптико-электронном устройстве
  14. ВВЕДЕНИЕ
  15. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  16. ВВЕДЕНИЕ
  17. 1. Содержание (функции) государственного управления
  18. Тема 16. Производство по делам об административных правонарушениях
  19. 3.1. Формирование стратегии развития системы персональных финансов