22655

Когерентність хвиль. Явище інтерференції. Інтереферометри

Доклад

Физика

Інтереферометри Якщо при складанні двох коливань різніця фаз коливань хаотично змінюється за час спостереження то коливання називаються некогерентними. Тоді середня енергія результуючого коливання дорівнює сумі середніх енергій початкових коливань. амплітуди початкових коливань. Якщо при складанні двох коливань різніця фаз коливань зберігається за час спостереження то коливання називаються когерентними.

Украинкский

2013-08-04

2.34 MB

14 чел.

27. Когерентність хвиль. Явище інтерференції. Інтереферометри

Якщо при складанні двох коливань різніця фаз коливань хаотично змінюється  за час спостереження, то коливання називаються некогерентними. Тоді середня енергія результуючого коливання дорівнює сумі середніх енергій початкових коливань. При їх додаванні  завжди спостерігається додавання інтенсивностей, тобто інтерференція не має місця.

, - амплітуди початкових коливань.

Якщо при складанні двох коливань різніця фаз коливань зберігається  за час спостереження, то коливання називаються когерентними. Тоді середня енергія результуючого коливання відмінна від суми середніх енергій початкових коливань.

, де  - різниця фаз.Тобто когерентними називають хвилі, які характеризуються однаковою   і незалежною в часі різницею фаз .

Інтерференція – це порушення принципу суперпозиції для інтенсивностей. Умовами  існування інтерференції є: 1) нерівність нулю інтерференційного члену, тобто ; 2) однакова поляризація падаючих хвиль; 3) рівність частот падаючих хвиль; 4) когерентність хвиль.

Розділяють два типи когерентності: часова і просторова. Часова когерентність виникає коли в якості джерел світла є два зображення одного точкового джерела світла, тобто складаються коливання, які відбуваються в різні моменти часу, але в одному і тому самому реальному точковому джерелі світла. Максимально когерентне світло – монохроматичне, некогерентне – біле. Для чисельного опису часової когерентності вводять поняття довжини когерентності.

Довжина когерентності – максимальна різниця ходу між інтерферуючими хвилями, при якій контраст (видність) інтерференційної картини спадає до нуля.

Просторова когерентність виникає, коли коливання відбуваються в різних точках одночасно, тобто виникає просторова когерентність коливань в цих точках. Максимально когерентна хвиля – плоска, некогерентна – хвиля, що пройшла крізь ідальний розсіювач (матове скло).

при ,

при ,

де – порядок інтерференції, – різниця початкових фаз в точці результуючого поля, – різниця ходу хвиль у точці накладання,  – довжина світлової хвилі.

Видність картини або контраст

 ,   якщо  І12,  то   

де - часова різниця ходу між хвилями 1 і 2 в даній точці простору,

величину  називають ступінню когерентності, вона враховує як часову, так і просторову когерентність. При повній просторовій когерентності  вона визначає часову когерентність, і навпаки, при повній часовій когерентності вона визначає просторову когерентність.

Для отримання інтерференційної картини є 2 підходи: а) метод поділу амплітуди(мал. інтерференція в тонких плівках), б) метод поділу фронту (мал. дослід Юнга)

Для спостереження та практичного використання інтерференції розроблено велику кількість інтерферометрів. Майже всі вони працюють за одним і тим же принципом: розщеплення світлового пучка, внесення різниці ходу між розщепленими пучками, зведення їх для отримання інтерференційної картини, а відрізняються лише конструктивною його

реалізацією. Розрізняють двопроменеві та багатопроменеві інтерферометри. Використовують  їх для найрізноманітніших завдань: високоточні вимірювання лінійних та кутових величин, високороздільний спектральний аналіз, високочутливий контроль різних параметрів, тощо. Ось кілька схем набільш широковживаних інтерферометрів.

Майкельсона       Жамена

Маха-Цендера         Фабрі-Перо                   

Зірковий інтерферометр Майкельсона (для вимірювання просторової когерентності)

S1

S2

інтерференція в тонких плівках

Дослід Юнга


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19048. Теория нестационарных возмущений. Примеры 838 KB
  Лекция 30 Теория нестационарных возмущений. Примеры Рассмотрим примеры применения теории нестационарных возмущений для простейших квантовых систем. Пусть на гармонический осциллятор находящийся в основном состоянии начиная с момента времени действует малое в...
19049. Адиабатические и внезапные возмущения. Переходы под действием внезапных возмущений 1.15 MB
  Лекция 31 Адиабатические и внезапные возмущения. Переходы под действием внезапных возмущений Исследуем общую формулу для вероятностей переходов на предмет зависимости вероятности перехода 1 от времени действия возмущения некоторые элементы такого анали
19050. Переходы под действием периодических возмущений. Резонансное приближение. Переходы в непрерывный спектр 1.21 MB
  Лекция 32 Переходы под действием периодических возмущений. Резонансное приближение. Переходы в непрерывный спектр Рассмотрим теперь случай возмущений зависящих от времени периодически. Пусть на частицу находящуюся в стационарном состоянии с энергией действует
19051. Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип за-прета Паули 266.5 KB
  Лекция 23 Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип запрета Паули Согласно постулатам квантовой механики волновая функция физической системы состоящей из нескольких частиц определяет вероятности различных положений всех части
19052. Системы тождественных частиц. Обменное взаимодействие. Симметрия координатных и спиновых функций 364 KB
  Лекция 34 Системы тождественных частиц. Обменное взаимодействие. Симметрия координатных и спиновых функций Докажем что в системе тождественных невзаимодействующих частиц существуют определенные корреляции в движении частиц то есть некоторое взаимодействие. Для
19053. Метод вторичного квантования. Операторы уничтожения и рождения. Коммутационные соотношения 542 KB
  Лекция 35 Метод вторичного квантования. Операторы уничтожения и рождения. Коммутационные соотношения При вычислении средних значений или вероятностей переходов квантовых систем состоящих из большого количества частиц приходится вычислять интегралы вида кванто
19054. Квантовое описание рассеяния. Амплитуда и сечение рассеяния. Оптическая теорема 274.5 KB
  Лекция 36 Квантовое описание рассеяния. Амплитуда и сечение рассеяния. Оптическая теорема Процессом рассеяния называется отклонение частиц от первоначального движения благодаря взаимодействию с рассевателем. Процесс рассеяния дает информацию о взаимодействии ра
19055. Борновское приближение. Условия применимости. Быстрые и медленные частицы 373 KB
  Лекция 37 Борновское приближение. Условия применимости. Быстрые и медленные частицы. Примеры Полученная в конце прошлой лекции формула для амплитуды рассеяния 1 не является решением задачи рассеяния поскольку в подынтегральное выражение в правой части 1 вх...
19056. Разложение волновой функции задачи рассеяния по сферическим функциям. S-матрица. Фазовая теория рассеяния 324 KB
  Лекция 38 Разложение волновой функции задачи рассеяния по сферическим функциям. Sматрица. Фазовая теория рассеяния Наряду с теорией рассеяния изложенной в предыдущей лекции часто используется другой вариант теории именуемый фазовой теорией рассеяния. Основная и