 |
|
Интерференция света
Закон независимости световых пучков геометрической оптики означает, что световые пучки встречаясь, не воздействуют друг на друга. В явлениях, в которых проявляется волновая природа света, этот закон утрачивает силу. При наложении световые волн в общем случае выполняется принцип суперпозиции: результирующий световой вектор является суммой световых векторов отдельных волн. При этом может получиться волна, интенсивность которой не будет равна сумме интенсивностей складывающихся волн.
Интерференция свойственна не только световым волнам, являющимися по своей природе электромагнитными волнами, но и волнам любого другого типа. Поскольку волны любого вида удовлетворяют одним и тем же волновым уравнениям, то при описании интерференции любых видов волн применяется один и тот же математический аппарат. Поэтому, сущность интерференции рассмотрим на примере сложения двух одномерных гармонических волн (волн вида 
) одинаковой частоты. Накладываясь друг на друга, они возбуждают в некоторой точке пространства гармонические колебания
,
амплитуда которых определяется выражением
.
Интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды 
. Поэтому, наблюдаемая при наложении волн интенсивность
. (1)
Результат сложения зависит от разности фаз d (меняющейся при переходе к другой пространственной точке). В тех точках пространства, для которых 
, 
; в точках, для которых 
, 
.
Таким образом, при наложении гармонических (в общем случае когерентных) световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией волн.
Рассмотрим точечный источник света S, который излучает монохроматический свет (свет фиксированной частоты) (рис.). До точки P первый луч проходит в среде с показателем преломления 
путь 
, второй луч проходит в среде с показателем преломления 
путь 
. Если в точке S фаза колебаний равна 
, то первый луч возбудит в точке P колебание 
, а второй луч – колебание 
( 
и 
– фазовые скорости волн). Следовательно, разность фаз колебаний, возбуждаемых лучами в точке P, будет равна
.
Множитель 
равен 
( 
– длина волны в вакууме) и выражению для разности фаз можно придать вид
, (2)
где 
(3)
есть величина, называемая оптической разностью хода.