Kaj je interferenca svetlobe?

V vsaki točki dva valova, ki se širijo v prostoru, dajeta geometrično vsoto svojih nihanj. To načelo se imenuje superpozicija valov. Ta zakon opazujemo z neverjetno natančnostjo. Vendar se v redkih primerih lahko zanemari. To velja za situacije, v katerih se valovi širijo v kompleksnih medijih, ko njihova intenzivnost (amplituda) postane zelo velika. To načelo pomeni, da se določeno število elektromagnetnih valov, ki se širijo v določenem mediju, sam medij odziva na zelo specifičen način - reagira samo na en val, kot da v bližini ni drugih. Matematično to pomeni, da je na kateri koli točki izbranega medija intenzivnost in elektromagnetna indukcija polja bodo enaka vektorski vsoti magnetnih indukcij in jakosti vseh kumulativnih polj. Zaradi princip superpozicije Elektromagnetna valovanja povzročajo pojav, kot je difrakcija in interferenca svetlobe. Z fizičnega vidika so zanimive, poleg tega pa so presenetljive v svoji lepoti.

Kaj je motenje?

Upoštevanje tega pojava je lahko predmet posebnih pogojev. Interferenca svetlobe je nastajanje pasov oslabitve in ojačanja, ki se izmenjujeta. Eden od pomembnih pogojev je medsebojno nalaganje elektromagnetnih valov (svetlobnih žarkov), njihovo število pa naj bo iz dveh ali več. Stalni val je poseben primer. Opozoriti je treba, da je interferenca samo valovni učinek, ki ne velja samo za svetlobo. V stoječem valu, ki nastane zaradi superpozicije na odbitega ali vpadnega vala, so maksimumi (antinodi) in minimumi (vozlišča) intenzivnosti, ki se izmenjujeta.

Splošni pogoji

Interferenčni valovi zaradi njihove skladnosti. Kaj pomeni ta izraz? Koherenca je skladnost valov v fazi. Če se dva valova, ki prihajajo iz različnih virov, prekrivata, se njihove faze spremenijo naključno. Svetlobni valovi so posledica emisije atomov, zato je vsaka od njih posledica uvedbe velikega števila komponent.

Lows in Highs

Za nastanek »pravilnih« ojačitev in slabitev celotnih valov v prostoru je potrebno, da se dodane komponente v vsaki izbrani točki medsebojno potlačijo. To pomeni, da bi morali elektromagnetna valovanja dolgo časa biti v antifazi, tako da bi fazna razlika vedno ostala enaka. Maksimum se pojavi v trenutku, ko so sestavni valovi v eni fazi, to je, ko so ojačani. Interferenco svetlobe opazimo pod pogojem konstantne fazne razlike na določeni točki. In taki valovi se imenujejo koherentni.

Naravni viri

Kdaj lahko opazimo takšen pojav, kot je interferenca svetlobe? Sežajo elektromagnetna valovanja iz naravnih virov so neskladni, ker so naključno ustvarjeni z različnimi atomi, običajno popolnoma neskladni drug z drugim. Vsak posamezen val, ki ga sprosti atom, je segment sinusoide, ki je popolnoma sam po sebi povezan. Zato je treba en tok svetlobe od vira razdeliti na dva ali več žarkov in nato drug drugemu vsiliti nastalo svetlobo. V tem primeru bomo lahko opazovali minimume in maksimume takšnega pojava, kot je interferenca svetlobe.

Nadzor nad nalaganjem valov

Kot smo že omenili, je interferenca svetlobe zelo širok pojem, pri katerem rezultat dodajanja svetlobnih žarkov v jakosti ni enak intenzivnosti posameznih žarkov. Posledica tega pojava je prerazporeditev energije v prostoru - oblikujejo se isti minimalni in maksimum. Zato je interferenčni vzorec le izmenjava temnih in svetlih trakov. Če uporabljate belo svetlobo, bodo proge pobarvane v različnih barvah. Toda ko v običajnem življenju srečamo vmešavanje svetlobe? To se dogaja pogosto. Njegove manifestacije vključujejo oljne madeže na asfaltu, milne mehurčke z mavričnimi prelivi, igro svetlobe na površini utrjene kovine, risbe na krilih kačjih pastirjev. To je vsa interferenca svetlobe v tankih filmih. Pravzaprav tega učinka ni tako lahko opazovati, kot se zdi. Če sta osvetljeni dve popolnoma enaki svetilki, se njihova intenzivnost poveča. Toda zakaj ni nobenega učinka motenj? Odgovor na to vprašanje je v odsotnosti takšne superpozicije najpomembnejšega pogoja - skladnosti valov.

Fresnelov biprizem

Da bi dobili interferenčni vzorec, vzamemo vir, ki je ozka osvetljena reža, nameščena vzporedno z robom samega biprizma. Val, ki prihaja iz njega, bo razdeljen zaradi loma biprizme na polovici in doseže zaslon na dva različna načina, to je, da ima razliko v poti. Na zaslonu se pojavijo izmenični temni in svetli trakovi, v delu, kjer se svetlobni žarki prekrivajo s polovicami biprizma. Razlika tečaja je iz nekaterih razlogov omejena. V vsakem aktu sevanja atom sprosti tako imenovani valni vlak (sistem elektromagnetnih valov), ki se širi v prostoru in času in ohranja svojo sinusoidnost. Trajanje tega vlaka je omejeno z dušenjem naravnih nihanj delca (elektrona) v atomu in trkov tega atoma z drugimi. Če preidemo belo svetlobo skozi biprizem, lahko vidimo barvno interferenco, kot je bilo pri tankih filmih. Če je svetloba enobarvna (od. T razelektritev obloka v katerem koli plinu), bo interferenčni vzorec preprosto svetlo in temno. To pomeni, da so valovne dolžine različnih barv različne, to je svetloba različnih barv in je značilna razlika valovnih dolžin.

Vzemanje valov

Idealni vir svetlobe je laser (kvantni generator), ki je po svoji naravi skladen vir stimuliranega sevanja. Dolžina koherentnega laserskega zuga lahko doseže tisoče kilometrov. Zaradi kvantnih generatorjev so znanstveniki ustvarili celo področje moderne optike, ki so jo imenovali koherentni. To fizikalni odsek je izjemno obetaven v smislu tehničnega in teoretičnega napredka.

Področja učinka

V širšem smislu je pojem "interferenca svetlobe" modulacija v prostoru pretoka energije in njegovega sevanja (polarizacija) v območju preseka več elektromagnetnih valov (dva ali več). Toda kje se ta učinek uporablja? Uporaba svetlobnih motenj je možna na različnih področjih tehnologije in industrije. Na primer, ta pojav se uporablja za natančno kontrolo površin obdelanih proizvodov, pa tudi mehanskih in toplotnih obremenitev v delih, da se izmerijo količine različnih predmetov. Tudi interferenca svetlobe je našla uporabo v mikroskopiji, infrardeči spektroskopiji in optičnem sevanju. Ta pojav je osnova sodobne tridimenzionalne holografije, aktivne Ramanove spektroskopije. Večinoma interferenco, kot je razvidno iz primerov, uporabljamo za zelo natančne meritve in izračun indeksov refrakcije v različnih medijih.