Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Луч 2 идет к зеркалу Мт, отражается от него, возвращается обратно и отражается от пластинки Р1 (луч 2') Так как первый из лучей проходит пластинку Р, дважды, то для компенсации возникающей разности хода на пути второго луча ставится пластинка Рс (точно такая же, как и Рь только не понрытая слоем серебра). Лучи !' н 2' когерентны; следовательно, будет наблюдаться интерференция, результат которой зависит от оптической разности хода луча !.
от точки О до верка. ла М~ н луча 2 аг точки О до зеркала Мс. При перемещении одного из зеркал на расстояние Хс/4 разность ход.а обоих лучей увеличится на )ьв/2 н произойдет смена освещенности зрительного поля. Следовательно, по незначительному смещению интерференционной картины можно судить о малом перемещении одного нз зеркал и использовать интерферометр Майкельсоиа для точного (порядка )О ' м) измерения длин (измерения длины тел, длины световой волны, изменения длины тела прн изменении температуры (ннтерференционный днлатометр)), Советский физик В. П. Линник (1889— !984) использовал принцип действия интерферометра Майкельсона для созда. ния микроинтерферометра (комбинация интерферометра и микроскопа), служащего для контроля чистоты обработки поверхности.
Интерферометры — очень чувствн. тельные оптические приборы, позволяющие определять незначительные изменения показателя преломления прозрачных тел (газов, жидких н тнердых тел) в зависимости от давления, температуры, примесей и т. д. Такие интерферометры получили название ннтерференцнонных рефрактометров. Нв пути интерферирующих лучей располагаются две одинаковые кюветы длиной 1, одна нз которых заполнена, например, газом с известным (пя), а другая — с неизвестным (л.) показателями 5 Оптика.
Кввчтпззя природа излучения преломления. Возникшая между интерферирующими лучами дополнительная оптическая разность хода Л=(п.— пэ)й Изменение разности хода приведет к сдвигу интерференционных полос. Этот сдвиг можно характеризовать величиной тэ — — Ь/Х=(п,— «э) (/?„ с очень высокой точностью (до 1/! Ооо 000). Применение интерферометров очень многообразно. Кроме перечисленного, они применяются для изучения качества изготовления оптических деталей, измерения углов, исследования быстропротекающих процессов, происходящих в воздухе, обтекающем летательные аппараты, и т. д.
Применяя интерферометр, Майкельсон впервые провел сравнение международного эталона метра с длиной стандартной световой волны, С помощью интерферометров исследовалось также распространение света в движущихся телах, что привело к фундаментальным изменениям представлений о пространстве и времени.
где та показывает, на какую часть ширины интерференционной полосы сместилась интерференционная картина. Измеряя величину та при известных (, па и ?., можно вычислить и, или изменение и,— пм Например, при смещении интерференционной картины на /з полосы при (=!Осм и Л= =0,5 мкм и,— по=!О ', т. е. интерференционные рефрактометры позволяют измерять изменение показателя преломления Контрольные вопросы Каковы основные положения и выводы корпускулярной и волновой теорий света? Почему возникло представление о двойственкой корпускулярио-волновой природе света? Какую величину называют временем когерентности? длиной когерентности? Какова связь между ними? Для чего вводятся понятия временной и пространственной когерентностей? Что такое оптическаи длина пути? оптическая разность хода? 3 Два когерентных световых пучка с оптической разностью хода Л= — Х интерферируют в не.
2 которой точке. Макскмум или минимум наблюдается в этой тачке? Почему? Почему интерференцию можно наблюдать от двух лазеров и нельзя от двух электроламп? Как изменится интерференционная картина в опыте Юнга (см рис. 245), если зту систему поместить в воду? Будут ли отличаться интерференционные карткны ат двух узких близколежаших параллельных щелей при освещении нх монохроматическим и белым светом? Почему? Что такое полосы равной толщины и равного наклона? Где они локализованы? Освещая тонкую пленку из прозрачного материала монохроматическим светом, падающни нормально к поверхности пленки, на ней наблюлают параллельные чередующиеся равиоудаленные темные и светлые полосы.
Одинакова ли толщина отдельных участков пленки? Почему центр колец Ньютона, наблюдаемых в проходящем свете, обычно светлый? Между двумя пластинками имеется воздушный клин, освещая который монохроматическим светом наблюдают иитсрференционные полосы. Как изменится расстояние между полосами, если пространство заполнить прозрачной жидкостью? Когда и почему слой (слои) с оптической толщиной в четверть длины волны служит (служат) для полного гашения отраженных лучей и для получении высокоотражающнх покрытий? Задачи 22.1.
Определить, какую длину пути э| пройдет фронт волны монохроматического света в вакууме за то же время, зв которое ок проходит путь ю = 1,5 мм в стекле с показателем преломления ах=1,5. [2,25 мм] Г л а а а 23. шафранная света 22.7. На пути одного из лучей интерференпионного рефрактометра поместили откачанную трубку длиной 1О см. При заполнении трубки хлором интерференпнонная картина сместилась на 131 полосу. Определить показатель преломления хлора, если наблюдение производится с монохроматическим светом с длиной волны 0,59 мкм (1,000773( Глава 23 Дифранция света среде они сферичесиие). Построив огибающую вторичных волн для некоторого мог мента времени, видим, что фронт полны заходит в область геометрической тени, т. е, волив огибает края отверстия. Явление дифракции характерно для волновых процессов.
Поэтому если свет является волновым процессом, то для него должна наблюдатьсь дифракция, т. е. све. 2!76. Принцип Гюйгенса — Френеля Днфрвкцией называется огибание волна. ми препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле — любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проникать через небольшие отверстия в экранах и т.
д. Например, звук хорошо слышен за углом дома, т. е. звуковая волна его огибает Явление дифракции объясняется с помощью примпила Гюйгенсп (см. 2!70), согласно которому каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следуюгций момент времени. Пусть плоская волна нормально падает на отверстие в непрозрачном экране (рнс. 256). Согласно Гюйгенсу, каждая точка выделяемого отверстием участка волнового фронта служит источником вторичных волн (в однородной изотропной Рнс. 256 22.2. В опыте Юнга щели, расположенные на расстоннии 0,3 мм, освещались монохроматическим светом с длиной волны 0,6 мкм. Определить расстояние от щелей до экрана, если ширина интерференциониых полос равна 1 мм.
(0,5 мм( 22.3. На стеклянный илии (и=1,5) нормально падает монохроматический свет (а=698 нм). Определить угол между поверхностями клина, если расстоииие между двумя соседними иитерференционнымн минимумами а отраженном свете равно 2 мь. (4 ( 22.4. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается моиохромазическим светом, падающим нормально. Прн заполнении пространства между линзой и стеклянной пластинкой прозрачной жидкостью радиусы темных колец а отраженном свете уменьшились в 1,21 раза. Определить показатель преломления жидкости.
(1,46) 22.5. На линзу с показателем преломления 1,55 нормально падает монох(оматический свет с дли. ной волны 0,55 мкм. Дли устранении потерь отраженного снега на линзу наносится тонкая пленка Определить: 1) оптимальный показатель преломления пленки; 2) толщину пленки. (1) 1,24; 2) 0,11 мкм( 22.6.
В опыте с интерферометром Майхельсона для смещения интерференционной картины иа 450 полос зеркало пришлось переместить на расстояние 0,135 мм. Определить длину волны падающего света. (0,6 мкм( 3 Оптика. Ква«товая ирирохв иззу«енин 286 Рис. 257 товая волна, падающая на границу како. го-либо непрозрачного тела, должна огибать его (проникать в область геометрической тени). Из опыта, однако, известно, что предметы, освещаемые светом, идущим от точечного источника, дают резкую тень и, следовательно, лучи не отклоняются от их прямолинейного распространения.
Почему же возникает резкая тень, если свет имеет волновую природу? К сожалению, теория Гюйгенса ответить на этот вопрос не могла. Принцип Гюйгенса решает лишь задачу о направлении распространенна волнового фронта, но не затрагивает вопроса об амплитуде, а следовательно, н об интенсивности волн, распространяющихся по разным направлениям. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса — Френеля, световая волна, возбуждаемая каким.либо источником 5, мажет быть представлена как реэпльгаг супернозииии когеренгиьи вторичных волн, «излучаемых» фиктивнымк источниками. Такими источниками могут служить бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
