Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
известно, начали создаваться начиная с 19G0 г.
Ниже (в § 5 и 6) мы ознакомимся с различными методами получения
когерентных излучений при помощи нелазерных источников света.
Выработанные представления о механизме излучения позволяют подойти к
способу, с помощью которого можно получить когерентные волны. Для
осуществления когерентности необходимо разделить один и тот'же световой
пучок на два и заставить их встретиться снова так" чтобы разность хода
между интерферирующими лучами была меньше длины когерентности. В
зависимости от способа разбиения пучка существует два разных метода
получения когерентных ""источников": метод деления волнового фронта и
метод деления ам-пл*щшд
В методе деления волнового фронта, который пригоден только для достаточно
малых источников, исходящий от источника пучок делится на два: либо
проходя через два близко расположенных отверстия, либо отражаясь от
зеркальных поверхностей и т. д.
80
Во втором методе, который пригоден как для малого, так и для протяженного
источника, пучок делится путем прохождения и отражения от полупрозрачной
поверхности. Основным преимуществом второго метода ригтяртря плгтуирцие
пучк-я большей интенсивности.
С помощью указанных методов можно осуществить интерференцию как двух, так
и многих пучков. Возникающая при этом интерференция называется
соответственно двухлучевой и многолучевой.
§ 5. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ПУЧКОВ В ОПТИКЕ ДЕЛЕНИЕМ ВОЛНОВОГО
ФРОНТА
Метод Юнга. Свет, исходящий от протяженного источника 5, направлен на
экран Эх с двумя симметрично расположенными относительно 5 отверстиями
(рис. 4.9). На экране Э2 наблюдаются полосы. Юнг доказал, что
интерференционные полосы наблюдаются только при достаточно малых размерах
источника S. Усовершенствовав схему опыта, он получил весьма четкую
интерференционную картину. По этой причине первое наблюдение явления
интерференции приписывается именно Юнгу. Сущность его метода заключается
в следующем. Перед экраном располагается дополнительный экран Э с одной
щелью S' (рис. 4.10). Щели на экранах, согласно принципу Гюйгенса, играют
роль вюричных источников. Так как волны, исходящие от S1 и S3, получены
разбиением одного и того же волнового фронта, исходящего из S', то они
являются когерентными и в области перекрывания дают интерференционную
картину. Щели St и S2, играющие роль когерентных источников, называются
виртуальными когерентными источниками.
Бизеркала Френеля. Два плоских зеркала (рис. 4.11) составляют друг с
другом угол, близкий к 180° (угол ф мал). Волновой фронт света, идущего
от источника S, с помощью этих зеркал разбивается на два. Встречаясь друг
с другом, они дают в области взаимного перекрывания интерференционную
картину. Мнимые изображения источника S в зеркалах St и S3 играют роль
когерентных источников - являются виртуальными когерентными источ-
Рис. 4.9
Рис. 4.10
81
никами. Малое значение угла ср обеспечивает небольшое расстояние между
виртуальными источниками, что приводит к увеличению ширины
интерференционных полос. Заслонка Е не позволяет свету попадать прямо на
экран, не отражаясь от зеркал. Расстояние источника S от точки
соприкосновения зеркал обозначим через г. И сам источник, и его мнимые
изображения и 52 (угловое расстояние между которыми равно 2ср) лежат на
одной и той же окружности радиуса г. Тогда ширину интерференционной
полосы можно определить, исходя из формулы (4.22), следующим образом:
где Ь0 - расстояние экрана от точки соприкосновения зеркал.
В опыте с бизеркалами Френеля можно определить длину волны данного
излучения:
так как все величины в правой части уравнения доступны измерению.
В методе бизеркал Френеля источник 5 берется в виде узкой щели,
параллельной ребру О, образованному зеркалами. Интер-
легко убедиться, апертурный угол перекрывающихся пучков не может быть
больше 2ф. То же относится и к углу между парой интерферирующих лучей,
сходящихся после отражения от зеркал. Так как средняя освещенность
зависит от величины угла /_OxSxO - - Z02S20 = 2ф, то ясно, что вследствие
налагаемого на значения ф ограничения с помощью бизеркала Френеля нельзя
получить достаточной освещенности интерференционной картины. Поэтому
возможность использования установки Френеля для демонстрационных целей
затруднена.
Ay = k\ = b±L
(4.30)
ч
Рис. 4.11
ференционные максимумы и минимумы при этом представляют собой
параллельные прямые полосы. Для лучшей освещенности интерференционной
картины необходимы большая апертура перекрывающихся пучков (максимальный
угол расхождения перекрывающихся пучков) и малая апертура интерференции
(угол схождения на экране крайних лучей, участвующих в интерференции).
Как
82
Бипризма Френеля. Две призмы (рис. 4.12) с малыми преломляющими углами
склеены друг с другом. Источник S расположен на расстоянии г от этих
призм. Волновой фронт света, исходящего от источника S, с помощью призм
разбивается на две части, и обе волны встречаются за призмами. Так как
