§ 124. Опытное осуществление интерференции света

Гл. XIII. Интерференция света

319

имодействующие волны, а также можно ли осуществить интер-

ференцию света, заставляя взаимодействовать световые волны,

посылаемые двумя р а з л и ч н ы м и и с т о ч н и к а м и, напри-

мер двумя лампочками накаливания или двумя участками рас-

каленного тела. Ответ на последний вопрос дает повседневный

опыт. Мы хорошо знаем, что при освещении одного и того же

участка светом различных источников интерференционные

явления не наблюдаются. Если в комнате горят две лампочки,

то во всей освещенной области свет одного источника усиливает

освещение, даваемое другим, добавление второго источника не

ведет к образованию максимумов и минимумов освещенности.

Причина этого лежит в том, что для получения устойчи-

вой интерференционной картины необходимо, как указывалось

в § 44, обеспечить когерентность, или с о г л а с о в а н и е, двух

систем волн. Источники должны испускать к о г е р е н т н ы е

волны, т. е. волны, обладающие одним периодом и неизменной

разностью фаз на протяжении времени, достаточного для на-

блюдения. Все наши способы наблюдения (глаз, фотопластинка

и т. д.) требуют сравнительно длительных промежутков времени,

измеряемых тысячными и более долями секунды. В независимых

же источниках свет испускают р а з л и ч н ы е атомы, условия

излучения которых быстро и беспорядочно меняются. В насто-

ящее время мы имеем ряд данных, которые позволяют считать,

что такие изменения происходят в лучшем случае примерно

через 10

−

8

с, а обычно гораздо быстрее. Таким образом, интер-

ференционная картина, получаемая от независимых источников,

сохраняется неизменной очень короткое время, а затем сменя-

ется другой, с иным расположением максимумов и минимумов.

Так как время, необходимое для наблюдения, измеряется, как

сказано, тысячными и более долями секунды, то за это время

интерференционные картины успеют смениться миллионы раз.

Мы наблюдаем результат н а л о ж е н и я этих картин. Понят-

но, что такое наложение р а з м ы в а е т картину, не оставляя

никаких следов интерференционных максимумов и минимумов.

Таким образом, становится понятным, почему при наблюдении

действия двух независимых н е к о г е р е н т н ы х источников

света мы не обнаруживаем интерференции. Однако от двух раз-

ных лазерных источников света явления интерференции могут

наблюдаться.

Для наблюдения интерференции приходится прибегать к ис-

кусственному приему. Этот прием состоит в том, что заставля-

ют интерферировать части о д н о й и т о й ж е в о л н ы, иду-

щие от е д и н с т в е н н о г о источника и достигающие точки

320

Гл. XIII. Интерференция света

наблюдения по р а з н ы м п у т я м, благодаря чему между ними

возникает некоторая р а з н о с т ь х о д а. Когерентность обес-

печивается тем, что обе интерферирующие волны одновременно

испускаются о д н и м источником. В опытах с тонкими плен-

ками волна, идущая от источника, р а с щ е п л я е т с я на две

путем отражения от передней и задней поверхностей пленки.

Той же цели можно достигнуть и другими приспособлениями,

например при помощи так называемой бипризмы

1

) (рис. 263, а),

где для раздвоения волны использовано преломление. Здесь дело

происходит так, как если бы два когерентных источника были

расположены в точках S

1

и S

2

. В действительности же имеется

Рис. 263. Наблюдение интерференции света с помощью бипризмы Фре-

неля: а) схема опыта (вид сверху); б) интерференционная картина

е д и н с т в е н н ы й реальный источник S. Этот источник пред-

ставляет собой узкую освещенную щель, параллельную ребру

бипризмы. Волна, идущая от источника S, раздваивается путем

преломления в двух половинах бипризмы и доходит до точек

экрана по двум различным путям, т. е. с определенной разностью

хода. На экране будет наблюдаться система чередующихся свет-

лых и темных полос, параллельных ребру бипризмы (рис. 263, б).

Полосы располагаются в той части экрана, где происходит пере-

крывание световых пучков, идущих от двух половинок бипризмы

(заштрихованная область на рис. 263, а).

Разность хода между обоими интерферирующими лучами

ограничена по следующим соображениям. Атом в каждый акт

излучения испускает систему волн (волновой цуг), которая рас-

пространяется во времени и пространстве, сохраняя синусои-

дальность (см. § 5). Однако длительность цуга ограничена зату-

1

) Би — от латинского слова bis — дважды; б и п р и з м а — двойная

призма.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: