Поляризация света

Многолучевая И. с. возникает при наложении мн. когерентных  волн, получаемых делением исходного  волн. фронта с помощью многократных отражений (напр., в интерферометре Фабри - Перо) или дифракцией на многоэлементных  периодич. структурах. При многолучевой И. с. интенсивность и. к. явл. периодической, но не гармонич. ф-цией ? (рис. 3)??Резкая зависимость интенсивности и. к. от длины волн при многолучевой И. с. широко?используется в спектр. приборах.

Рис. 3. Зависимость  интенсивности в интерференц.. картине интерферометра Фабри - Перо от разности хода ??

6)Проявления  интерференции света

Из естеств. проявлений И. с. наиболее известно радужное окрашивание  тонких плёнок (масляные плёнки на воде, мыльные пузыри, окисные плёнки на металлах), возникающие вследствие И. с., отражённого двумя поверхностями плёнки. В тонких плёнках перем. толщины при освещении протяжённым источником локализация и. к. происходит на поверхности плёнки, при этом данная интерференц. полоса соответствует одной и той же толщине плёнки (полосы равной толщины). В белом свете полосы окрашены. В тонких плёнках строго пост. толщины (с точностью до долей ? ) одинаковую разность хода имеют лучи, падающие на плёнку под одним и тем же углом, и интерференц. полосы наз. полосами равного наклона. Они локализованы в бесконечности, и наблюдать их можно в фокальной плоскости линзы. Если при наблюдении И. с. от обычных источников света и. к. имеет малую яркость и размеры, то при использовании лазеров явления И. с. настолько ярки и характерны, что нужны особые меры для получения равномерной освещённости. Чрезвычайно высокая когерентность лазерного излучения приводит к появлению помех интерференц. происхождения при наблюдении объектов, освещённых лазером.

При лазерном освещении  произвольной шероховатой поверхности глаз воспринимает хаотич. картину световых пятен, мерцающую при перемещении наблюдателя (нерегулярная и. к., к-рая при обычном освещении не наблюдается).

7)Биения

К явлениям И. с. относятся  также световые биения, возникающие  при наложении световых полей разных частот. В этом случае образуется бегущая в пр-ве и. к., так что в заданной точке интенсивность света периодически меняется во времени с частотой, равной разности частот интерферирующих волн. Биения возникают в обычных (нелазерных) схемах И. с. при изменении во времени хода интерферирующих лучей. Наблюдение биения в излучении независимых источников света возможно только для лазерных источников.

8)Корреляции  интенсивности

Эффектами, родственным  световым биениям, явл. корреляции интенсивности, наблюдаемые при установке двух фотоприёмников (напр., счётчиков фотонов) в пределах площади когерентности. На интервалах времени порядка (или менее) обратной ширины спектра излучения обнаруживается превышение числа парных фотонных совпадений над фоном случайных событий. Зависимость этого превышения от расстояния между счётчиками позволяет судить о площади когерентности поля излучения, что нашло применение для измерения диаметра звёзд наряду с традиционным методом звёздного интерферометра.

9)Использование  интерференции

Использование интерференции  в технике. Явление интерференции  света находит широкое применение в современной технике. Одним  из таких применений является создание "просветленной" оптики. Отполированная поверхность стекла отражает примерно 4% падающего на нее света. Современные оптические приборы состоят из большого числа деталей, изготовленных из стекла. Проходя через каждую из этих деталей, свет ослабляется на 4%. Общие потери света в объективе фотоаппарата составляют примерно 25%, в призменном бинокле и микроскопе - 50% и т. д.

Для уменьшения световых потерь в оптических приборах все  стеклянные детали , через которые  проходит свет, покрывают пленкой, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Толщина пленки равна четверти длины волны.

Другим применением  явления интерференции является получение хорошо отражающих покрытий, необходимых во многих отраслях оптики. В этом случае используют тонкую пленку толщиной ?/4 из материала, коэффициент  преломления которого n₂ больше коэффициента преломления n₃. В этом случае отражение от передней границы происходит с потерей полволны, так как n₁ < n₂, а отражение от задней границы происходит без потери полволны (n₂ > n₃). В результате разность хода d = ?/4+?/4+?/2=? и отраженные волны усиливают друг друга.

И. с. широко используется при спектральном анализе для  точного измерения расстояний и  углов, в рефрактометрии, в задачах  контроля кач-ва поверхностей, для создания светофильтров, зеркал, просветляющих  покрытий и др.; на явлениях И. с. основана голография. Важный случай И. с. - интерференция поляризованных лучей.

10)Дифракция  света

При внесении тела в  заданное электромагнитное поле заряженные частицы начинают совершать вынужденные  колебания, излучение от которых  вносит искажения в исходное распределение света. В случае тел, размеры которых велики по сравнению с длиной волны, эти процессы хорошо описываются на языке геометрической оптики (как отражение, преломленое и поглощение света). В противном случае принято говорить о явлении дифракции. Строгое (в рамках волновой теории света) решение задачи о дифракции существует лишь для частного случая круглого однородного тела в поле плоской монохроматтической волны (теория Ми) и дается весьма громозкими формулами. Сравнительно простое приближенное решение получается в случае бесконечной поглощающей поверхности (экран) с отверстиями заданной формы и с заданным пропусканием света для точек, достаточно удаленных от них (дифракция Френеля). Метод решения последней задачи был “угадан” Гюйгенсом, уточнен Френелем и лишь впоследствии был строго выведен Кирхгофом на основе волновой теории и уравнений Максвелла: электромагнитное поле вдали от экрана может рассчитываться как суперпозиция сферических волн, испускаемых каждой его открытой точкой.

В соответствии с  принципом Гюйгенса-Френеля плоский волновой фронт волны, прошедший через большое отверстие, остается плоским вдали от его краев и изгибается у границы (рис. 18_1). Это означает, что световые лучи (множество нормалей к фронту) у границ отверстия изгибаются (дифрагируют). При уменьшении размеров отверстия роль дифракции возрастает. Отверстия, размеры которого сравнимы с длиной волны, превращает плоскую волну в сферическую. При прохождении света через такие отверстия приближение геометрической оптики становится неприменимым, основанные на ее принципах оптические приборы теряют свою работоспособность. Из-за явления дифракции принципиально невозможно получить оптическое изображение объекта или его деталей, размеры которых не превосходят длины волны излучения.

11) Теория Кирхгофа.

В основе теории дифракции  Френеля лежит математическое тождество, позволяющее связать значения любой  являющейся решением уравнения Д'Аламбера функции E(r) в произвольной точке внутри замкнутой области с ее значениями на поверхности, ограничивающей эту область (интеграл Кирхгофа):

(1) .

Правдоподбное (но не совсем точное) предположение о том, что поле электромагнитной волны  за непрозрачным экраном равно нулю, а искажения, вносимые переизлученным полем на открытых отверстиях малы позволяют получить для поля во всех точках за экраном выражение, согласующееся с принципом Гюйгенса-Френеля. На рис 18_2 приведена фотография распределения интенсивности света, дифрагировавшего на небольшом отверстии прямоугольной формы, и результат расчетов интенсивности по формуле (1).