Номер 3, страница 169, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Перечислите известные вам способы получения двухлучевой интерференции.

3. Решение:

Для получения устойчивой интерференционной картины от двух лучей света необходимо, чтобы они были когерентными, то есть имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз во времени. Так как независимые источники света не когерентны, все способы получения интерференции основаны на разделении света от одного источника на два пучка, которые затем сводятся вместе. Существует два основных принципа такого разделения.

1. Метод деления волнового фронта

В этом методе исходный волновой фронт пространственно разделяется на несколько частей с помощью диафрагм, щелей или зеркал. Эти части фронта, распространяясь далее, создают интерференционную картину, перекрываясь.

Опыт Юнга: Это классический эксперимент, в котором свет от источника пропускается через узкую щель (для создания пространственно когерентного пучка), а затем через две близко расположенные щели на экране. Эти две щели действуют как два когерентных точечных источника, волны от которых интерферируют.

Зеркала Френеля: Два плоских зеркала устанавливаются под углом, немного меньшим 180° . Свет от одного точечного источника отражается от обоих зеркал, создавая два мнимых когерентных изображения источника. Лучи, идущие от этих мнимых источников, интерферируют в области их перекрытия.

Бипризма Френеля: Это одна призма с очень большим углом при вершине (почти 180°) или, что эквивалентно, две одинаковые призмы с малым преломляющим углом, сложенные основаниями. Проходя через бипризму, свет от источника преломляется и разделяется на два пучка, которые как бы исходят из двух мнимых когерентных источников.

Зеркало Ллойда: Интерференция создается между лучами, идущими от источника света непосредственно к экрану, и лучами, отраженными от зеркала, расположенного почти параллельно им. Отраженный пучок создает мнимое изображение источника, которое когерентно реальному. Особенностью является то, что при отражении от зеркала (оптически более плотной среды) фаза волны меняется на $ \pi $, что приводит к тому, что в месте нулевой разности хода наблюдается минимум, а не максимум.

2. Метод деления амплитуды

В этом методе световой пучок падает на полупрозрачную поверхность, где он разделяется по интенсивности (амплитуде) на два пучка — отраженный и прошедший. Эти два пучка затем могут быть сведены вместе после прохождения разных оптических путей.

Интерференция в тонких пленках: Свет, падающий на тонкую прозрачную пленку (например, мыльный пузырь, масляное пятно на воде), частично отражается от ее верхней поверхности и частично проходит внутрь. Прошедший свет, в свою очередь, отражается от нижней поверхности. Два отраженных луча (от верхней и нижней поверхностей) когерентны и интерферируют. Эффект проявляется в виде радужных цветов. Частным случаем являются кольца Ньютона, возникающие в тонком воздушном зазоре между линзой и плоской пластиной.

Интерферометр Майкельсона: В этом приборе луч света с помощью светоделительной пластины (полупрозрачного зеркала) разделяется на два взаимно перпендикулярных пучка. Каждый пучок отражается от своего зеркала и возвращается на светоделитель, где они снова объединяются и интерферируют. Это один из самых известных и широко используемых интерференционных приборов.

Интерферометр Маха — Цендера: В этой схеме используются два светоделителя и два зеркала. Входящий пучок разделяется первым светоделителем, проходит по двум разным пространственно разделенным путям, а затем снова сводится вторым светоделителем для наблюдения интерференции. Используется для визуализации потоков газа или исследования прозрачных объектов.

Ответ: Основные способы получения двухлучевой интерференции делятся на две группы: метод деления волнового фронта (примеры: опыт Юнга, зеркала и бипризма Френеля, зеркало Ллойда) и метод деления амплитуды (примеры: интерференция в тонких пленках, интерферометр Майкельсона, интерферометр Маха-Цендера).