Скачать презентацию Лекция 9 Значение размеров источника света Скачать презентацию Лекция 9 Значение размеров источника света

Lecture 8 and 9.ppt

  • Количество слайдов: 104

Лекция 9 Лекция 9

Значение размеров источника света Значение размеров источника света

Конечные размеры источника света ведут к размытию или даже полному исчезновению интерференционных полос. Пусть Конечные размеры источника света ведут к размытию или даже полному исчезновению интерференционных полос. Пусть когерентные источники имеют конечную протяженность 2 b.

Каждая пара новых точечных источников даст свою систему интерференционных полос. Каждая пара новых точечных источников даст свою систему интерференционных полос.

Обе системы будут сдвинуты друг относительно друга на величину, равную b. Светлые полосы отстоят Обе системы будут сдвинуты друг относительно друга на величину, равную b. Светлые полосы отстоят друг от друга на расстояние .

Если , интерференционная картина размоется, т. к. светлые полосы одной системы попадут на темные Если , интерференционная картина размоется, т. к. светлые полосы одной системы попадут на темные другой.

При таком условии интерференцию еще можно наблюдать: При таком условии интерференцию еще можно наблюдать:

2 l=0, 5 см, D=1 м, =500 нм, 2 b 50 мкм 100 2 l=0, 5 см, D=1 м, =500 нм, 2 b 50 мкм 100

В такой схеме размеры источника не столь важны. В такой схеме размеры источника не столь важны.

Полосы в белом свете Полосы в белом свете

Интерференция немонохроматических лучей Интерференция немонохроматических лучей

min: ПОВТОР СЛАЙДА соседний min: min: ПОВТОР СЛАЙДА соседний min:

т. к. т. к.

только в центре [d 2 – d 1=0 (h=0)] налагаемые картины для разных длин только в центре [d 2 – d 1=0 (h=0)] налагаемые картины для разных длин волн совпадают своими максимумами; по мере удаления от центра максимумы смещаются все больше и интерференционная картина смазывается.

Условия наблюдения Условия наблюдения

Интерференция наблюдается, если максимум m-того для + не совпадает с максимумом (m + 1)- Интерференция наблюдается, если максимум m-того для + не совпадает с максимумом (m + 1)- го порядка для .

m ( + ) (m + 1) ; /m, m – целое число; равенство m ( + ) (m + 1) ; /m, m – целое число; равенство – неразличимость, неравенство - условие различимости. m < / 3 = 600 нм/200 нм.

m = d 2 – d 1 условие максимума; d 2 – d 1 m = d 2 – d 1 условие максимума; d 2 – d 1 2/ = l. C; 2/ . l. C = c/ =

Условие исчезновения интерференционной картины – отсутствие когерентности – определяется длиной цуга волн, то есть Условие исчезновения интерференционной картины – отсутствие когерентности – определяется длиной цуга волн, то есть длина когерентности l. C = c С и длина цуга волн совпадают = С.

Пространственная когерентность Пространственная когерентность

Пространственная когерентность связана с направленностью излучения - чем больше направленность, тем больше пространственная когерентность Пространственная когерентность связана с направленностью излучения - чем больше направленность, тем больше пространственная когерентность пучка.

Примеры: точечный источник имеет высокую степень пространственной когерентности пучка : свет звезды из бесконечности. Примеры: точечный источник имеет высокую степень пространственной когерентности пучка : свет звезды из бесконечности. Лазерные пучки имеют высокую степень пространственной когерентности.

Пространственно-временная корреляционная функция Пространственно-временная корреляционная функция

t 1, t 2 - время запаздывания t 1, t 2 - время запаздывания

Средняя интенсивность: Средняя интенсивность:

Для стационарных и однородных полей тогда Для стационарных и однородных полей тогда

(s, ) - комплексная степень когерентности (КСК) (s, ) - комплексная степень когерентности (КСК)

- модуль КСК, - аргумент КСК - модуль КСК, - аргумент КСК

При При

Видность интерференционной картины равна степени пространственной когерентности: схема Юнга. Площадь когерентности: Радиус когерентности: Видность интерференционной картины равна степени пространственной когерентности: схема Юнга. Площадь когерентности: Радиус когерентности:

Данная схема прямого отношения к изучаемому разделу (интерференция, когерентность)не имеет. Схема иллюстрирует технику изготовления Данная схема прямого отношения к изучаемому разделу (интерференция, когерентность)не имеет. Схема иллюстрирует технику изготовления спеклограмм, используемых в эксперименте.

Спеклы (рассеяние от листа фиалки) Спеклы (рассеяние от листа фиалки)

Первое спекл-поле Первое спекл-поле

Второе (сдвинутое) спекл-поле Второе (сдвинутое) спекл-поле

Суммарное спекл-поле на фотопластике Суммарное спекл-поле на фотопластике

Данная структура может быть рассмотрена как совокупность отверстий, используемых в опыте Юнга Данная структура может быть рассмотрена как совокупность отверстий, используемых в опыте Юнга

Интерферометр Майкельсона: Интерферометр Майкельсона:

Общий вид Общий вид

Общий вид Общий вид

Полосы в белом свете в интерферометре Майкельсона Полосы в белом свете в интерферометре Майкельсона

Полосы Полосы

Полосы Полосы

Полосы Полосы

Полосы Полосы

Полосы Полосы

ПОВТОР СЛАЙДА ПОВТОР СЛАЙДА

S=0 - степень временной когерентности S=0 - степень временной когерентности

Общий вид Общий вид

Оптическая схема Оптическая схема

Есть разность оптических путей в плечах интерферометра Есть разность оптических путей в плечах интерферометра

наблюдение ведется на периферии – полосы выглядят параллельными наблюдение ведется на периферии – полосы выглядят параллельными

Наблюдение в центе – появились кольца. Наблюдение в центе – появились кольца.

Случай почти равных плеч интерферометра Случай почти равных плеч интерферометра

Лучшее согласование пучков Лучшее согласование пучков

Почти полное согласование пучков: период полос больше диаметра пучка Почти полное согласование пучков: период полос больше диаметра пучка

Согласование плеч: avi-файл Согласование плеч: avi-файл

Интерферометрия интенсивности, корреляция интенсивности, эксперимент Брауна-Твисса Интерферометрия интенсивности, корреляция интенсивности, эксперимент Брауна-Твисса

Для гауссовой статистики флуктуаций комплексной амплитуды и стационарных случайных полей Для гауссовой статистики флуктуаций комплексной амплитуды и стационарных случайных полей

где - коэффициент корреляции флуктуаций поля (степень временной когерентности) с - время корреляции флуктуаций где - коэффициент корреляции флуктуаций поля (степень временной когерентности) с - время корреляции флуктуаций поля

Оптическая длина пути. Оптическая длина пути.

=1, =0 =1, =0

Оптическая длина пути - путь, пройденный светом в пустоте за то время, за которое Оптическая длина пути - путь, пройденный светом в пустоте за то время, за которое свет проходит расстояние d в данном веществе .

Если оптические длины двух или более путей равны, то такие оптические системы называются таутохронными. Если оптические длины двух или более путей равны, то такие оптические системы называются таутохронными.

Линза является таутохронной системой. Линза является таутохронной системой.

В линзе для любых двух лучей, проходящих от источника S в точке его изображения В линзе для любых двух лучей, проходящих от источника S в точке его изображения S' через линзу (сопряженные точки), выполняется условие:

Тогда в точке S' для любой пары лучей т. е. наблюдается интерференционный max - Тогда в точке S' для любой пары лучей т. е. наблюдается интерференционный max - четкое изображение S'.

Интерференция в тонких пластинках Интерференция в тонких пластинках

Интерференционная картина от двух когерентных источников (точечных) не локализована в пространстве, т. е. резкие Интерференционная картина от двух когерентных источников (точечных) не локализована в пространстве, т. е. резкие полосы наблюдаются при любом расположении экрана. При удалении экрана растет лишь ширина полос ~B= D/2 l.

Для протяженных источников света, наиболее часто встречающихся на практике, имеет место локализация интерференции в Для протяженных источников света, наиболее часто встречающихся на практике, имеет место локализация интерференции в пространстве. Тонкие пленки - когерентные пучки создаются при расщеплении световой волны за счет отражения света от передней и задней поверхностей.

С учетом потери при отражении в т. А С учетом потери при отражении в т. А

Делаем все подстановки в и окончательно получаем: Делаем все подстановки в и окончательно получаем:

После упрощения последнего выражения, а именно окончательно получаем После упрощения последнего выражения, а именно окончательно получаем

- стеклянная пластинка - воздушный зазор - стеклянная пластинка - воздушный зазор

Воздушный зазор (пластинка) n'>n (кольца Ньютона) потеря полуволны в т. В Воздушный зазор (пластинка) n'>n (кольца Ньютона) потеря полуволны в т. В

В проходящем свете: В проходящем свете:

Случай n>n' (стеклянная пластина) Случай n>n' (стеклянная пластина)

Случай n<n' (воздушный зазор) Случай n

Т. о. всегда в тонкой пластинке в отраженном и проходящем свете интерференционные полосы дополняют Т. о. всегда в тонкой пластинке в отраженном и проходящем свете интерференционные полосы дополняют друга: max в отраженном min в проходящем и наоборот.