> Техника, страница 49 > Интерференция света

Интерференция света

Интерференция света, нарушение принципа сложения интенсивностей световых пучков. Два пучка, исходящие из двух разных светящихся точек, при встрече дают интенсивность, равную сумме интенсивностей каждого луча в отдельности. Наоборот, лучи, идущие от одной и той же светящейся точки, при встрече (достигаемой поворотом лучей зергадами, призмами и т. д.) могут "в данном месте совершенно погасить друг друга, в другой точке—дать интенсивность, вдвое превосхо^· дящую сумму интенсивностей обоих лучей вместе (если эти интенсивности равны), а в промежуточных местах — создать средние интенсивности. Лучи, которые способны интерферировать при встрече, то есть нарушать принцип суперпозиции, называют когерентными.

Волновая теория света дает исчерпывающее объяснение И. с., смысл которого ясен из фигура 1, поясняющей знаменитый интерференционный опыт Френеля с зеркалами. Два когерентных пучка в этом опыте получаются отражением света, идущего от точки L, от двух зеркал S и S”, образующих угол, мало отличающийся от 180°. Т. о. создаются две фиктивные когерентные светящиеся точки L и L". Экран ММ служит для задержки прямого света. Поскольку

свет от обеих точек L и L" в сущности исходит из одной и той же точки L, постольку разность фаз волн, распространяющихся от L и L”, будет постоянна во времени. Если в каком-нибудь месте поля И. с. две волны от L’ и L" встречаются в данный момент с противоположными фазами (как, например, в точках Ь, Ь", b” ит.д.),то есть углубление одной волны совпадает с гребнем другой, то действие волн нейтрализуется, они гасят одна другую. Так как разность фаз в данной точке не зависит от времени, то здесь будет постоянная темнота. В других точках (например а, а, а" и т. д.) волны сходятся с одинаковой фазой, амплитуды, складываясь, удваиваются, а интенсивность (пропорциональная квадрату суммарной амплитуды) учетверяется. Если перпендикулярно к распространению обоих пучков поставить белый экран, то

на экране появятся чередующиеся темные и светлые полосы. Темные полосы возникают там, где встречаются волны с противоположными фазами и где разность хо-д а равняется нечетному числу полуволн. Светлые полосы соответствуют одинаковой фазе обеих волн, то есть разности хода, равной целому числу волн.

Способы получения когерентных лучей м.*б. разделены на 2 главные группы: 1) два пучка идут от одной светящейся точки по двум различным направлениям; такими когерентными лучами пользуются, например, в различных химико-технических интерферометрах, построенных по схеме интерферометра Релея (фигура 2); свет от точки L проходит здесь через два отверстия в экране В и затем соединяется линзой L_u интерферируя в месте соединения; 2) два пучка получаются разделением одного на отраженный и преломленный—такой способ применен в известном интерферометре Майкель-сона и в других многочисленных приборах. Два луча, возникшие из одного, не будут, однако, интерферировать, если плоскости их поляризации взаимно перпендикулярны.

Явление И. с. наблюдается во всей области электромагнитного спектра, от радиотелеграфных волн до у-лучей радия включительно. Следует отметить, однако, что с ра диоволнами можно получить И. с. с лучами, исходящими от двух разных антенн (если разность фаз колебаний этих антенн поддерживается постоянной во времени), что и примейяется в направленной радиотелеграфии. Излучение атомов и молекул происходит случайными импульсами, чередованием к-рых, фазами и поляризацией мы не умеем управлять; поэтому лучи, исходящие от двух разных атомов, не когерентны.И. с.— точнее, когерентность лучей, выходящих из одной светящейся точки, — является главным аргументом волновой теории света, т. к. никакая иная теория не в состоянии объяснить когерентности.

Разность фаз встречающихся волн, определяющая степень интенсивности данной точки поля И. с., зависит от разности хода встречающихся волн. Последняя определяется тремя факторами: 1) длиною волн,

2) длиною путей, пробегаемых волнами, и

3) показателем преломления среды. Если интерферирующий свет сложный, то разные цвета или волны дают разный результат: одни в данной точке усиливают друг друга, другие, наоборот, взаимно ослабляются. В итоге свет разлагается в спектр. На этом основано устройство интерференционных спектроскопов и измерение длин световых волн по И. с. Зависимость разности хода от показателя преломления среды дает наиболее чувствительный метод рефрактометрии. С наиболее совершенными рефрактометрами возможно измерение пятого десятичного знака в показателе преломления, а с помощью И. с. можно определить восьмой знак. Геометрическ. изменение разности хода на половину волны дает резкое изменение в картине И. с.: темная полоса превращается в светлую, то есть темная полоса как бы перемещается на соседнее место. Это обстоятельство служит основой разнообразнейших применений И. с. для измерения длин. Явление т. н. стоячих волн (смотрите Волны) является частным случаем И., когда интерферируют когерентные пучки, идущие навстречу друг другу. Световые стоячие волны находят применение в липманов-ской цветной фотографии (смотрите Фотография цветная).

Лит.: Хвольсоя О. Д., Курс физики, т. 2, Берлин, 1923; М а и к е л ь с о н А., Световые волны и их применение, Одесса, 1912; его же, Исследования по оптике, М.—Л., 1929; Mulleг-Р о u i 11 e t, Lebrbucli d. Physik und Meteorologie, B. 2, Brsehw., 1926; Fabry Ch., Les applications des interferences lumineuses, P., 1923; Bouasse H. et Carritre Z., Interferences, P., 1923. С. Вавилов.