Дәріс тақырыбы:
Толқындық оптика.
Жарық толқындарының интерференциясы. Уақыттық және кеңістіктік когеренттілік. Жұқа пленкалардағы жарық интерференциясы. Ньютон сақиналары. Интерферометрлер.
Жарық толқынының интерференциясы деп жұқа пленка беттерінен шағылған жарық толқындары бірімен-бірі қосылысқанда олардың бірін-бірі күшейтуін немесе әлсіретуін айтамыз.
Когерентті толқындар деп жиіліктері (толқын ұзындықтары) бірдей, фазалар айырымы уақыт бойынша тұрақты (өзгермейтін) толқындарды айтады:
Когерентті жарық толқындарын алу жолдары:
Юнг әдісі, Френель айналары, Френель бипризмасы, жұқа пленкада пайда болатын интерференция, Ньютон сақиналарын алуда пайда болатын интерференция.
Юнг әдісі – бұрыштық өлшемі кішірек нүктелік S жарық көзінен жарықталған өлшемі өте аз саңылаулар екінші ретті S1 және S2когеренттіжорамалжарық көздерін береді. Интерференциялық бейне осы екі нүктелік көзден таралған жарық шоқтарының қабаттасу аймағында байқалады (суретте Э экрандағы ВС аумағы).
Френель әдістері:
Френель айналары – нүктелік S көзден таралған жарық шоқтары бір-біріне қатысты 1800-қа жақын орналасқан (φ бұрышыаз) А1О және А2О жазық айналарға түседі. Интерференциялық бейне шағылған сәулелердің өзара қабаттасу аймағында бақыланады (Суретте Э–экран, З–экранға тікелей жарық түспеу үшін қойылған жазық қалқан зат).
Френель бипризмасы – нүктелік S көзден тараған жарық шоқтары сындыру бұрыштары өте аз, табандары түйіскен екі призмадан өткен кезде сынған толқындардың қабаттасу нәтижесінде интерференциялық бейне қалыптасады.
Френель бипризмасы – нүктелік S көзден тараған жарық шоқтары сындыру бұрыштары өте аз, табандары түйіскен екі призмадан өткен кезде сынған толқындардың қабаттасу нәтижесінде интерференциялық бейне қалыптасады.
S
P
S1
n1
n2
S2
Екі когерентті толқын S нүктеден шығады, және Р нүктеде интерференция пайда болады
Интерференцияны әдетте интерференциялық суреттi бiр жарық көзiнен шыққан толқындарды екiге жiктеп, қайтадан қабаттастыра отырып алады.
Бір жазықтықта d қашықтықта жақын орналасқан ( ) екі нүктелік S1 және S2когерентті жарық көзінен таралған монохромат толқындардың кез келген А нүктедегі интерференциясы үшін оптикалық жол айырымы (Δ) :
Интерференциялық максимум мен минимумның болуын толқындық теория тұрғысынан суреттегі модельмен келтіруге болады:
Шағылған жарық үшін р нүктесіндегі интерференциялық максимум өткен жарық үшін р' нүктесіндегі интерференциялық минимумге сәйкес келеді және керісінше.
Шағылған жарық үшін р нүктесіндегі интерференциялық максимум өткен жарық үшін р' нүктесіндегі интерференциялық минимумге сәйкес келеді және керісінше.
Жұқа пленкадағы жарықтың интерференциясы кезінде келесі екі интерференциялық құбылыс байқалады:
Жұқа пленкадағы жарықтың интерференциясы кезінде келесі екі интерференциялық құбылыс байқалады:
Бірдей көлбеулік жолақтары – Жазық параллель пленкаға шашыраған немесе тоғысатын сәулелер түскенде интерференциялық көрініс бірдей бұрышпен түскен сәулелердің қабаттасуынан болады
2) Бірдей қалыңдық жолақтары –
Сына тәріздес мөлдір денеден жарық шағылғанда немесе өткенде интерференциялық көріністер жарық толқындарының бірдей нүктеден шағылған немесе өткінші сәулелердің қабаттасуынан болады.
Жұқа пленкадағы жарықтың интерференциясы кезінде келесі екі интерференциялық құбылыс байқалады:
Жұқа пленкадағы жарықтың интерференциясы кезінде келесі екі интерференциялық құбылыс байқалады:
Бірдей көлбеулік жолақтары –
2) Бірдей қалыңдық жолақтары –
h r R Ең бірінші интерференция құбылысын зертханалық жағдайда Ньютон бақылаған. Ол жазық дөңес линза мен жазық пластина арасындағы жұқа ауа қабатынан жарық сәулелерінің шағылуы кезінде пайда болған интерференциялық құбылысты бақылады.
Интерференциялық көрініс концентрлі сақиналар түрінде болған, оны Ньютон сақиналары деп атаған. Жарық сақиналардың радиусы:
мұндағы R – жазық дөңес линзаның радиусы, - сақинаның реті, - жарықтың толқын ұзындығы. Өткен жарық үшін сақиналардың радиустарының формулалары керісінше болады.
Ньютон сақиналары Қараңғы сақиналардың радиусы:
Интерферометрлер деп жұмыс істеу принципі жарықтың интерференциясы құбылысына негізделген оптикалық құралдарды айтамыз.
Интерферометрлердің бірнеше түрі бар.
Мысалы: Жамен, Майкельсон, Линник, Фабри-Перо интерферометрлері.
Майкельсон интерферометрі ұзындықтарды (дененің ұзындығын, жарық толқындарының ұзындығын) дәл өлшеуде қолданылады.