Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
4°. В методе зеркал Френеля (рис. V.2.6) пу-
Рис. V.2.6
Рис. V.2.7
чок света от точечного источника S разделяется на два пучка при помощи двух зеркал / и II, поставленных друг к другу под углом, близким к 180°. Прямые лучина экран AA не попадают. Их задерживает перегородка KK- На экране А А наблюдается интерференция двух систем когерентных волн SB1OCiCi и SOB2C2C2, как бы исходящих из двух источников S1 и S2, которые являются мнимыми изображениями источника S в зеркалах I и //.
5°. Интерференция в тонких пленках наблюдается в простейшем случае, когда на плоскопараллельный слой толщины d падает пучок лучей (рис. V.2.7). В точке С от-
2.2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
369
раженный луч 2' и луч 1", преломившийся в стекле, имеют оптическую разность хода 6= (AD+DQn—ВС.
Интерференционная картина подобного типа наблюдается при отражении света от тонкой мыльной пленки, от нефтяных пленок на поверхности воды, которые дают очень причудливо окрашенную интерференционную картину за счет переменной толщины.
6°. Кольцами Ньютона называется интерференционная картина, которая образуется в простейшем случае на плосковыпуклой линзе, соприкасающейся в точке О с плоско-
Рис. V.2.8 Рис. V.2.8*
параллельной пластиной (рис. V.2.8). Луч /, дважды прошедший воздушный зазор, в точке С интерферирует с лучом 2. Интерференционная картина имеет вид светлых и темных колец, ибо все точки кольца с радиусом г имеют одинаковую оптическую разность хода и дадут либо усиление, либо ослабление света.
Задача 1. При переходе желтого света из вакуума в жидкость длина его волны X0 уменьшается на 0,147 мкм. Определить абсолютный показатель преломления жидкости и скорость распространения света в ней.
Дано: ^0=0,589 мкм, АЯ=0,147 мкм.
Найти: п, v.
Решение: Длина световой волны в данной среде уменьшается по сравнению с длиной волны в вакууме X=-^-, где п — абсолютный показатель преломления среды. Отсюда
„__h __ h _ 0,589 _. „о
X ~ X0-AX' г 0,589-0,147 '^'
Скорость света в вакууме C=A0V, скорость света в жидкости V=Kv. Частота v от свойств среды не зависит. Поэтому с'I0=ViК. Отсюда
у==_а _^ и = з^ М/С = 2)26.108 м/с.
A0 п ' 1,33
370 отдел v. гл. 2. волновая оптика (световые волны)
Задача 2. В интерферометре Рэлея (рис. V.2.8*) лучи от двух когерентных источников проходят через закрытые стеклянные трубки длиною 10,0 см и, собранные линзой, дают на экране интерференционный спектр. Если одну из трубок заполнить газом, показатель преломления которого отличен от показателя преломления воздуха, находящегося в другой трубке, то спектр смещается на несколько порядков. Определить показатель преломления хлора, если желтая полоса спектра сместилась на 82 порядка.
Дано: т=82, и,= 1,000292, л=5890 Х=5,89-10-7 м, d= 10,0 см=0,100 м. Найти: пг.
Решение: Оптическая разность хода лучей 8=d •U2—d -щ. Смещению спектра на т порядков соответствует оптическая разность хода лучей 6=тХ. Тогда mk=d • (H2-H1), отсюда
ml , 82-5,89-10-' , . лг.логіо 12 = -3-+ "і. "2 =-OM--Ы ,000292 =
= 0,000481+1,000292= 1,000773.
2.3. Дифракция света
Г. Дифракцией света называется огибание световыми волнами встреченных препятствий.
В более широком смысле дифракцией света называется совокупность явлений, обусловленных волновыми свойствами света и наблюдаемых при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями (отверстия в непрозрачных экранах, границы непрозрачных тел и т.д.). Явление дифракции указывает на нарушение законов геометрической оптики.
Явление дифракции наблюдается на расстояниях Z от препятствия /аЬ2/4Я, где D — линейные размеры препятствия, X — длина водны (условие наблюдения дифракции).
Для решения дифракционных задач — отыскания распределения на экране интенсивности световой волны, распространяющейся в среде с препятствиями,— применяются приближенные методы, основанные на принципах Гюйгенса и Гюйгенса ¦— Френеля.
2°. Принцип Гюйгенса: каждая точка S1, S2, Sn фронта волны AB (IV.3.1.5°) является источником новых, вторичных волн. Новое положение фронта волны A1B1 через время At представляет собой огибающую поверхность вторичных волн (рис. V.2.9).
2.3. дифракция света
371
Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим. Он позволяет, например, объяснить равенство углов падения і и отражения Ї на поверхности MN среды при отражении света. Разность хода CB лучей A1A и B1B создает такой фронт DB отраженой волны, что из прямоугольных тре-
Рис. V.2.9
угольников ADB и ACB (AD=CB) следует равенство: і=ї (рис. V.2.10).
3°. Принцип Гюйгенса — Френеля: все вторичные источники S1, S2 и т. д., расположенные на поверхности фронта zz-~::ы, когерентны (IV.3.9.3°) между собой. Амплитуда (IVЛ. 1.4°) и фаза (IV.l. 1.4°) волны в любой точке M пространства — это результат интерференции волн, излучаемых вторичными источниками (рис. V.2.11).
Рис. V.2.10 Рис. V.2.11
4°. Прямолинейное распространение луча SM, испущенного источником S в однородной среде, объясняется принципом Гюйгенса — Френеля. Все вторичные волны, излучаемые вторичными источниками, находящимися на поверхности фронта волны AB, гасятся в результате интерференции, кроме волн от источников, расположенных на
