Теория:
Предположим, что если установить две лампочки, то можно было бы наблюдать какую-нибудь цветную интерференционную картину. Это происходит из-за того, что фазы световых волн, создаваемых лампочками, случайны и не согласованы.
Когерентными источниками называют такие источники волн, частоты которых одинаковы и разность фаз между ними постоянна во времени. Этих двух условий хватит для того, чтобы источники могли создавать устойчивую интерференционную картину.
Если эти источники когерентны и излучают синфазно, то в точке, в которой измеряется амплитуда, их разность фаз будет:
\(\Delta \varphi=k \Delta L=k(L_2 n_2-L_1 n_1).\) (\(1\))
Если рассматривать интерференционную картину в общем случае, то максимумы её будут в тех точках, где волны приходят синфазно, то есть разность хода равна целому числу длин волн:
\(\boxed{\Delta L=n\lambda,\; n \in Z}\). (\(2\))
Минимумы будут наблюдаться в точках, в которых волны приходят в противофазе, то есть:
\(\boxed{\Delta L=\left(n+\frac{1}{2}\right) \lambda,\; n \in Z}\). (\(3\))
Когерентности разных световых волн можно достичь разными методами.
\(\Delta \varphi=k \Delta L=k(L_2 n_2-L_1 n_1).\) (\(1\))
Если рассматривать интерференционную картину в общем случае, то максимумы её будут в тех точках, где волны приходят синфазно, то есть разность хода равна целому числу длин волн:
\(\boxed{\Delta L=n\lambda,\; n \in Z}\). (\(2\))
Минимумы будут наблюдаться в точках, в которых волны приходят в противофазе, то есть:
\(\boxed{\Delta L=\left(n+\frac{1}{2}\right) \lambda,\; n \in Z}\). (\(3\))
Когерентности разных световых волн можно достичь разными методами.
Метод Юнга
Свет от источника света \(S\) проходит через две узкие щели \(S_1\) и \(S_2\), расположенные на расстоянии \(d\), на расстоянии \(L\) от них находится экран. Щели \(S_1\) и \(S_2\) являются когерентными источниками, поэтому на экране наблюдается интерференционная картина (рис. \(1\)).
Рис. \(1\). Опыт Юнга
Оптическая разность хода \(\Delta=r_2-r_1\) (рис. \(1\)):
\(\Delta=\frac{xa}{L}\), (\(4\))
где \(a\) — расстояние между щелями \(S_1\) и \(S_2\),
\(L\) — расстояние от щели (\(S_1\) или \(S_2\)) до экрана,
\(x\) — координата минимума (или максимума) интенсивности в конкретной точке экрана.
Условия максимумов и минимумов определяются так:
\(\boxed{x_{max}=\frac{\lambda L}{d} \cdot m,\; m \in Z}\), (\(5\))
\(\boxed{x_{min}=\frac{\lambda L}{d} \cdot \left(m+\frac{1}{2}\right),\; m \in Z}\). (\(6\))
\(\boxed{x_{max}=\frac{\lambda L}{d} \cdot m,\; m \in Z}\), (\(5\))
\(\boxed{x_{min}=\frac{\lambda L}{d} \cdot \left(m+\frac{1}{2}\right),\; m \in Z}\). (\(6\))
Ноль на оси абсцисс выбирается по главному максимуму. Вследствие зеркальной симметрии эксперимента относительно горизонтальной плоскости \((I(x)=I(-x))\) в формулах (\(5\)) и (\(6\)) есть знак плюс-минус.
Зеркала Френеля
Бипризма Френеля
Точно также работает бипризма Френеля, только вместо зеркал два мнимых изображения источника создаются призмой. Источники:
Рис. 1. Опыт Юнга. © ЯКласс.