Monochromaticity и съгласуваност на вълните - studopediya

3.1.1. едноцветен вълни

Едноцветен wave- строго хармоничен (синусоида) с време постоянна честота, амплитуда и начална фаза.

На амплитудата и фазата на тази вълна може да варира от една точка в пространството на друг, честотата остава постоянна през пространството.

Едноцветен вълни не са ограничени нито във времето, нито в пространството, т.е. Те нямат нито начало, нито край. Ето защо, те не могат да бъдат приложени на практика. Въпреки това, тези идеализации играят огромна роля в теорията на вълните, и ние ще ги използвате.

3.1.2. Изчисляване на намесата на две вълни

Да предположим, че в тази гледна точка се наслагват два монохроматични светлинни вълни върху друг, електрически интензитет на поле, което [вж. (2.9)]

честота на идентични и идентично вектор посока колебание.

След това, в съответствие с принципа на суперпозиция

или в този случай същата посока колебание векторите 1 и Е = Е1 + Е2. (3)

Squaring уравнението (3) квадрат по отношение на (1) и извършване време усредняване ние получаваме

където I1 и I2 - интензивност на първата и втората вълни, съответно [вж. (2.20)].

Максималният интензитет Imax = + ще бъде предоставена I1 I2 + 2

Когато когато I1 = I2 = I0 интензивността на максимуми ще увеличи 4 пъти (Imax = 4I0).

се предоставя минимален интензитет Imin = I1 + I2 -2

Когато когато I1 = I2 = I0Imin = 0; светлина = светлина + тъмно.

Следователно, когато се добавят в пространството на две (или повече) светлинни вълни може да се случи в някои места върхове, а в други - интензивност минимум, т.е. светли и тъмни обекти, бар.

Това явление се нарича смущения на светлина.

Получената картина ще бъде стабилна (т.е. тя се съхранява във времето) при прилагане на последователни вълни, т.е. вълни, излъчвани от кохерентни източници.

3.1.3. Последователни вълни. Времето и продължителността на съгласуваност

Две вълни [виж. (1)] или повече са напълно последователни вълни (съвместими), ако тяхната честота на същото, амплитудата и фазовата разлика е постоянна, т.е.

Etomuusloviyu задоволи монохромни вълни (1), което е неограничено във времето и пространството.

От всекидневния опит знаем, че се прилагат светлина от две независими (несвързани) източници на светлина, например, два електрически крушки, никога не може да се наблюдава явлението интерференция. В този случай, J2-J1 варира с течение на времето и по време на периода на наблюдение = 0, и полученият интензитет I = I1 + I2. т.е. Това е сумата на интензитета на една над друга светлина, а не вълни не.

Това се дължи на механизма за излъчване на източника на светлина емисии атоми. В раздел 2.4 е показано, че продължителността на светлинния процес емисии атом т »10 -8-те. През това време, в развълнуван атом, губи своята излишна енергия чрез радиация, се връща към нормалното (спокоен глас) състояние и излъчване на светлина спре. След това, след определен период от време, атомът може да бъде развълнуван отново и да започне да излъчва светлина.

Такива прекъсвания атома светлина емисии под формата на отделни импулси на къси - вълна влакове - характерни за всеки източник на светлина. Всеки канал има ограничено разширение в пространството и Dx = ct е 4 - 16 m във видимия диапазон.

Поради това, а също и поради амплитудата на намаляване вълна, вълна влак различава от монохроматичен вълна и може да бъде представен като комбинация (сума) на монохроматични вълни кръгови честоти се намират в границите от w-Dw / 2 w + Dw / 2. Може да се покаже, че

Действителната вълна, излъчвана по време на ограничен период от време и която обхваща ограничена област на пространството освен това не е едноцветен. Спектър на честоти включва честоти от w-Dw / w 2 до + Dw / 2.

Tkog период от време. през който фаза разликата на трептения съответните вълнови честоти w-Dw / 2 и w + Dw / 2 е променен на стр. наречен съгласуваност период nonmonochromatic вълна

Това име се дължи на факта, че nonmonochromatic вълна може да се разглежда като приблизително съгласуван с честота w за известно време Dt £ tkog.

Имайте предвид, че за монохромни вълна Dw и Данаил са нула и tkog ® ¥.

Разстояние lkog. на която се разпространява вълна от време съгласуваност, дължина съгласуваност се нарича lkog = vtkog. (10)

В такава дължина на вълната може да се разглежда като последователен.

За видима светлина, като диапазон от честоти от 4 х 14 октомври до октомври 14 × 8 Hz (л = 0,75 микрона и 0.375 микрона, съответно), ширина на спектъра Dw = 2pDn = 2p (8-4) х 14 октомври = 8P х 14 октомври в 1 и в съответствие с (9), (10)

Имайте предвид, че за tkog CW лазери достига 10 и -2 и lkog "10 6 m. Въпреки това, поради нехомогенността на атмосферата може да наблюдава интерференция с разликата в пътя на няколко километра.

3.1.4. пространствено съгласуваност

Наред с времето последователност свойства на последователен да опише размножаване вълна в равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение, понятието пространствен последователност.

Една от нейните характеристики е rkog радиус съгласуваност. характеризиране на разстоянието, на което може да се получи бистър смущения модел (rkog не е радиус кръг).

Произведението lkog rkog 2 = Vkog нарича обем последователност в рамките на който случайни промени фаза вълна с размер не надвишават стр.

3.2. Методи за получаване на последователни вълни

За кохерентни светлинни вълни с помощта на конвенционален (без лазер) източници, използвани метод за отделяне на светлина от един източник на две или повече системи на вълни (лъчи). Във всяка от тях е представена от излъчването на един и същ източник на атоми, така че тези вълни са съгласувани един с друг и да попречат на вложката.

Разделяне на светлина върху кохерентни лъчи може да бъде постигнато чрез екраните и слотовете, огледала и клетъчни включвания. Помислете за някои от тези методи.

източник на светлина е ярко осветена пререже С., от която светлина вълната е инцидент на две тесни процепи S1 и S2. успоредни прорези S.

Ето защо, S1 и S2 пререже кохерентни източници играят роля. Е на екрана (площ AF) наблюдава интерференция модел под формата на променлив светли и тъмни ивици.

Тя се състои от две идентични призми подредени бази. Светлината от източника S се пречупва в двете призми, при който призма за греди разпространяват сякаш излъчвана от въображаемите S1 и S2 източници. е съгласуван. Така екран Е (площ AF) наблюдава интерференция модел.

3.3. дължина на оптичен път и разликата в пътя

Да предположим, че два последователни вълни (виж 3.1.) Са само един източник на екрана S. тествани различни геометрични дължини L1 и L2 начини в среда с индекси п1 и n2 абсолютен индекс на пречупване, съответно (фиг. 4). След това фазите на тези вълни [виждат. (1) и (2.9)] тегл - тегл J1 = - k1l1 + j0, т - J2 = тегл - k2l1 + j0 и фаза разликата

J2-J1 = k2l2- k1l1 =, (12)

където L1 = л / N1. L2 = л / n2 - дължина на вълната в среда с коефициенти на пречупване N1 и N2, съответно, L - дължина на вълната във вакуум.

Продуктът от геометричната дължина на пътя L на светлина вълна с абсолютен индекс на пречупване п се нарича дължината на оптичния път на вълната.

по-нататък на оптичния път разликата от пречещите вълни. Предвид тази разлика J2 = -j1 фаза. (14)

Максималният интензитет ще се наблюдава при J2-J1 = 14:00 [вж. (5)], където

т.е. когато оптичен път разликата в равна на цяло число дължини на вълните. Това състояние е максимум смущения.

Минималната интензитета ще се наблюдава при [вж. (6)], където

т.е. когато оптичен път разлика равна на нечетен брой половината (L / 2). Това състояние е минимална в канадския.