Суть темы (тезисы)

КОГЕРЕНТНЫЕ СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ

Под интерференцией понимают такое сложение световых волн, в результате которого образуется устойчивая картина их усиления и ослабления.

Необходимым условием возникновения интерференции служит наличие источников света, которые обеспечивают постоянную во времени разность фаз ∆φ слагаемых волн в различных точках, Волны, отвечающие этому условию, называют когерентными (частный случай, когда частоты равны).

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Для определения условий min и max вводят понятие – оптическая длина пути: δ = xn, где х - геометрический путь волны, n - показатель преломления среды.

Условия максимума при интерференции наблюдается в тех точках, для которых оптическая разность хода интерферирующих волн равна целому числу длин волн δ = x ₁ n ₁ - x ₂ n ₂ = кλ, где к - целое число, λ - длина волны.

Условия минимума при интерференции – когда в данных точках оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн

δ = (2К+1),

где λ - длина волны

К - целое число.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА В ТОНКИХ ПЛАСТИНАХ

При попадании на тонкую пластину (пленку) луч делится на два: первый – преломляется на границе, затем отражается от нижней границы и выходит в первую среду преломившись; второй – отражается от точки А. Оптическая разность хода δ = 2 lncos λ и для максимума интерференции необходимо

,

для минимума

2

i

i

A γ в

l 1

γ

м

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ

Устройства, увеличивающие долю световой энергии поступающей к регистрирующим устройствам по отношению к световой энергии, отраженной оптической системой, очень важны. Они построены на покрытии оптической системы тонким слоем оксидов металлов так, чтобы для некоторой средней, в данной области спектра, длины волны был минимум интерференции в отраженном свете.

Подобные покрытия называют просветлением оптики, а сами оптические изделия с таким покрытием – просветленной оптикой.

ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Интерферометр – прибор для измерения с высокой степенью точности длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ и определения качества оптических поверхностей.

Принципиальная схема интерферометра Майнельсона, предназначенного для измерения показателя преломления показана на рис.1

Он относится к двухлучевым интерферометрам.

Рис.1

ПОНЯТИЕ ПРО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ МИКРОСКОП

Интерференционный микроскоп сочетает в себе двухлучевой интерферометр и микроскоп. Принципиальная его схема показана на рис.2.

Рис.2

ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА – ФРЕНЕЛЯ

Согласно Гюйгенсу, каждая точка волновой поверхности, которой достигла в данный момент волна, является центром элементарных вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени. Френель дополнил это положение, введя представление о когерентности вторичных волн и их интерференции. В этом обобщенном виде идеи получили названия принципа Гюйгенса – Френеля.

ДИФРАКЦИЯ НА ЩЕЛИ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛУЧАХ

Дифракцией света называют явление отклонения света от прямолинейного распределения в среде с резкими неоднородностями.

|АВ| =а

Условие максимума:

|BD|=

Условие минимума:

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА И ДИФРАКЦИОННЫЙ СПЕКТР

Дифракционная решетка – оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друг щелей. Суммарную ширину щели а и промежутка в между щелями называют постоянной или периодом решетки с = а+в. Главные максимумы возникают при условии c sinL=k λ. При падении на дифракционную решетку белого или иного немонохроматического света, каждый главный максимум окажется разложенным в спектр и k называют порядок спектра.

УГЛОВАЯ ДИСПЕРСИЯ И РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Угловая дисперсия определяет угловую ширину спектра. Численно она равна угловому расстоянию между двумя линиями спектра, длины волн которого различаются на единицу (dλ=1). Разрешающая способность равна отношению длины волны к наименьшему интервалу длин волн, которые еще могут быть разрешены.

Разрешающая способность дифракционной решетки тем больше, чем больше порядок (k) спектра и число штрихов (N).

ОСНОВЫ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА

При падении монохроматического рентгеновского излучения на кристалл под разными углами наибольшее отражение будет для углов, отвечающих условию Вульфа-Брегга. По полученным на фотопленке рентгенограммам можно решить задачу нахождения постоянной дифракционной решетки (в кристалле – постоянная кристаллической решетки). Можно получать рентгенограмму биологических молекул и систем.

ПОНЯТИЕ ПРО ГОЛОГРАФИЮ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕДИЦИНЕ

Интерференционную картину, образованную сложением сигнальной и опорной волн и зафиксированную на светочувствительной пластине называют голограммой. Для восстановления изображения голограмму освещают той же опорной волной.

Метод записи и восстановления изображения, основанный на интерференции и дифракции волн, называют голографией.

В медицине используется ультразвуковая голография, голографический микроскоп.