Question

Описать способы наблюдения интерференции Кратко и по пунктам

Answer 1

Для получения интерференционной картины необходимы когерентные световые пучки, для формирования которых применяются различные искусственные приемы. До появления лазеров во всех приборах для наблюдения интерференции света когерентные пучки получали, как отмечалось выше, разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника.

Практически это можно осуществить с помощью экранов со щелями, зеркал и преломляющих тел (призм). Обсудим некоторые из таких способов.

Метод Юнга

Источником света служит ярко освещенная щель S, от которой свет падает на две равноудаленные щели s1, и s2, параллельные щели S.

Таким образом, щели S1 и S2 являются источниками когерентных пучков света. Когерентность, естественно, имеет место при условии, что расстояние между щелями и меньше радиуса когерентности света, выходящего из щели . Интерференционная картина может наблюдаться на экране Э, расположенном на некотором расстоянии от щелей.

Бизеркало Френеля

Классическим устройством, позволяющим наблюдать интерференцию света, является бизеркало Френеля.

Свет, излучаемый источником S, отражается от двух зеркал, расположенных под углом, близким к 180° (угол достаточно мал). В результате получаются два световых пучка, которые распространяются от двух мнимых источников S1 и S2, излучения которых, при достаточно малом поперечном размере реального источника и достаточно малом угле , будут когерентными, так как они являются и изображениями одного и того же действительного источника S. При этом лучи, идущие от S1 и S2 к экрану, пройдя различные пути, дают интерференционную картину. (Непрозрачный экран Экр преграждает свету прямой путь от источника S к экрану Э.)

Бипризма Френеля

Бипризма Френеля представляет собой две одинаковые призмы с малым преломляющим углом, сложенные основаниями так, что образуется общая плоская грань.

Свет от источника S преломляется в обеих призмах, в результате чего за бипризмой распространяются когерентные световые пучки, исходящие как бы из двух мнимых источников S1 и S2, как и в случае бизеркала Френеля. Таким образом, на экране происходит наложение когерентных световых пучков и наблюдается интерференционная картина. Выполнение условий когерентности, как и в предыдущих примерах, обеспечивается малыми поперечными размерами реального источника и малостью преломляющего угла бипризмы.

Answer 2

Наблюдение интерференции является ключевым экспериментальным подтверждением волновой природы света и других типов волн. Интерференция возникает в результате взаимодействия волн, которые перекрываются и создают узоры усиления и ослабления. Вот краткое описание способов наблюдения интерференции:

1. Двухколечная интерференция:

   • Схема наблюдения: Используется монохроматический источник света (одного цвета), например, лазер, чтобы получить когерентные волны. Луч света делится на два луча с помощью полупрозрачного зеркала или делительного кубика.
   • Что происходит: Два луча распространяются разными путями и затем пересекаются в одной точке, образуя интерференционные полосы. В зависимости от разности фаз между волнами, они могут усилить друг друга (конструктивная интерференция) или ослабить (деструктивная интерференция).

2. Интерференция на тонких пленках:

   • Схема наблюдения: Монохроматический свет проходит через тонкую прозрачную пленку, например, мыльную пленку или масляное пятно на воде.
   • Что происходит: Свет отражается от верхней и нижней поверхностей пленки, и при встрече волн могут возникать интерференционные полосы. Это происходит из-за различий в путях, которые прошел свет на разных слоях пленки.

3. Дифракционная интерференция:

   • Схема наблюдения: Перед экраном с двумя щелями или узкой щелью устанавливается монохроматический источник света.
   • Что происходит: Свет проходит через щели и начинает распространяться как сферические волны. При прохождении через щели волны перекрываются, создавая интерференционную картину на экране.

4. Интерферометр Майкельсона:

   • Схема наблюдения: Интерферометр состоит из зеркального делителя и двух зеркал на разных путях.
   • Что происходит: Свет делится зеркальным делителем на два луча, которые отражаются от зеркал и затем снова собираются в одной точке. Зависимость интерференции от разности оптических путей позволяет измерять различные параметры, такие как длина волны, толщина пленки и другие.

Эти способы наблюдения интерференции позволяют исследовать волновую природу света и других видов волн, а также применяются в различных областях, таких как оптика, физика и научные исследования.