Jaka jest ingerencja światła?

W każdym punkcie dwie fale propagujące się w przestrzeni dają geometryczną sumę ich oscylacji. Ta zasada nazywa się superpozycją fali. To prawo jest przestrzegane z niewiarygodną dokładnością. Jednak w rzadkich przypadkach można go zignorować. Dotyczy to sytuacji, w których fale rozprzestrzeniają się w złożonych mediach, gdy ich intensywność (amplituda) staje się bardzo duża. Zasada ta oznacza, że ​​pewna liczba fal elektromagnetycznych propagujących się w określonym medium, samo medium reaguje w bardzo specyficzny sposób - reaguje tylko na jedną falę, tak jakby w pobliżu nie było innych. Matematycznie oznacza to, że w dowolnym punkcie wybranego medium intensywność i indukcja elektromagnetyczna pola będą równe sumie wektorowej indukcji magnetycznych i mocy wszystkich skumulowanych pól. Ze względu na zasada superpozycji Fale elektromagnetyczne pojawiają się w zjawiskach takich jak dyfrakcja i interferencja światła. Są interesujące z fizycznego punktu widzenia, ponadto uderzają w ich piękno.

Jaka jest ingerencja?

Rozważenie tego zjawiska może podlegać jedynie specjalnym warunkom. Interferencja światła to tworzenie pasm tłumienia i wzmocnienia, które występują naprzemiennie. Jednym z ważnych warunków jest nałożenie na siebie fal elektromagnetycznych (wiązek światła), a ich liczba powinna wynosić od dwóch lub więcej. Fala stojąca to szczególny przypadek. Należy zauważyć, że interferencja jest efektem czysto falowym, stosowanym nie tylko do światła. W fali stojącej, która powstaje w wyniku nałożenia na falę odbitą lub padającą, występują maksima (antinody) i minimalne (węzły) intensywności, które naprzemiennie występują.

Warunki ogólne

Fale zakłócające ze względu na ich spójność. Co oznacza ten termin? Koherencja to spójność fal w fazie. Jeśli dwie fale pochodzące z różnych źródeł nakładają się na siebie, ich fazy zmieniają się losowo. Fale świetlne są konsekwencją emisji atomów, więc każdy z nich jest wynikiem nałożenia ogromnej liczby składników.

Lows and Highs

Aby uzyskać "poprawne" amplifikacje i tłumienie fal całkowitych w przestrzeni, konieczne jest, aby dodane komponenty w każdym wybranym punkcie zgasły. Oznacza to, że przez długi czas fale elektromagnetyczne musiałyby znajdować się w fazie antyfazowej, aby różnica faz zawsze pozostała taka sama. Maksymalne wartości pojawiają się w momencie, gdy fale składowe są w jednej fazie, to znaczy, gdy są wzmacniane. Interferencja światła jest obserwowana pod warunkiem stałej różnicy faz w danym punkcie. A takie fale nazywa się spójnymi.

Naturalne źródła

Kiedy możemy zaobserwować takie zjawisko jak interferencja światła? Promieniowane fale elektromagnetyczne ze źródeł naturalnych są niespójne, ponieważ są losowo tworzone przez różne atomy, zwykle całkowicie niezgodne ze sobą. Każda pojedyncza fala uwalniana przez atom jest odcinkiem sinusoidy, absolutnie spójnym z samym sobą. W związku z tym konieczne jest podzielenie jednego strumienia światła ze źródła na dwie lub więcej wiązek, a następnie nałożenie powstałego światła na siebie. W takim przypadku będziemy mogli zaobserwować minimalne i maksymalne poziomy takiego zjawiska, jak interferencja światła.

Nadzór nad nakładaniem fal

Jak wspomniano powyżej, interferencja światła jest bardzo szerokim pojęciem, w którym wynik dodania wiązek światła nie jest równy intensywności poszczególnych wiązek. W wyniku tego zjawiska następuje redystrybucja energii w przestrzeni - powstaje to samo minimum i maksimum. Właśnie dlatego wzór interferencji jest po prostu naprzemiennością ciemnych i jasnych pasków. Jeśli użyjesz białego światła, paski zostaną pomalowane na różne kolory. Ale kiedy w zwykłym życiu spotykamy ingerencję światła? Zdarza się to dość często. Jego przejawy to plamy oleju na asfalcie, bańki mydlane z ich przepełnieniami tęczy, gra świateł na powierzchni utwardzonego metalu, rysunki na skrzydłach ważki. To wszystko interferencja światła w cienkich filmach. W rzeczywistości efekt ten nie jest tak łatwy do zaobserwowania, jak mogłoby się wydawać. Jeżeli zapalone są dwie całkowicie identyczne lampy, ich intensywność się sumuje. Ale dlaczego nie ma efektu interferencji? Odpowiedź na to pytanie polega na braku takiej superpozycji najważniejszego warunku - koherencji falowej.

Bipryzm Fresnela

Aby uzyskać wzór interferencji, bierzemy źródło, które jest wąską podświetlaną szczeliną, zainstalowaną równolegle do krawędzi samego bipryzmu. Fala pochodząca z niego zostanie podzielona z powodu załamania bipryzmu w połówkach i dotrze do ekranu na dwa różne sposoby, czyli do różnicy ścieżek. Naprzemienne ciemne i jasne pasy pojawiają się na ekranie, w części, w której promienie światła nakładają się na połówki biprizmu. Różnica kursu jest ograniczona z pewnych powodów. W każdym akcie promieniowania atom uwalnia tzw. Układ fal (system fal elektromagnetycznych), który propaguje w przestrzeni i czasie, zachowując swoją sinusoidalność. Czas trwania tego pociągu jest ograniczony przez tłumienie naturalnych oscylacji cząstki (elektronu) w atomie i zderzeń tego atomu z innymi. Jeśli przepuszczamy białe światło przez bipryzm, widzimy interferencję kolorów, tak jak w przypadku cienkich filmów. Jeśli światło jest monochromatyczne (od wyładowanie łukowe w dowolnym gazie), wzór interferencji będzie po prostu jasnymi i ciemnymi paskami. Oznacza to, że długości fal o różnych kolorach są różne, to jest światło o różnych kolorach i charakteryzuje się różnicą długości fal.

Uzyskiwanie nałożonych fal

Idealnym źródłem światła jest laser (generator kwantowy), który ze swej natury jest spójnym źródłem stymulowanego promieniowania. Długość spójnego laserowego zug może sięgać tysięcy kilometrów. To dzięki generatorom kwantowym naukowcy stworzyli całą dziedzinę nowoczesnej optyki, którą nazwali spójną. To sekcja fizyki jest niezwykle obiecujący pod względem technicznych i teoretycznych postępów.

Obszary efektów

W szerokim znaczeniu pojęcie "interferencji światła" jest modulacją w przestrzeni przepływu energii i jej stanu promieniowania (polaryzacji) w obszarze przecięcia kilku fal elektromagnetycznych (dwóch lub więcej). Ale gdzie jest ten efekt? Zastosowanie interferencji światła jest możliwe w różnych obszarach technologii i przemysłu. Na przykład zjawisko to służy do precyzyjnej kontroli powierzchni przetwarzanych produktów, jak również naprężeń mechanicznych i termicznych w częściach, w celu zmierzenia objętości różnych obiektów. Ponadto interferencja światła znalazła zastosowanie w mikroskopii, spektroskopii w podczerwieni i promieniowaniu optycznym. Zjawisko to leży u podstaw nowoczesnej trójwymiarowej holografii, aktywnej spektroskopii Ramana. Głównie zakłócenia, jak widać na podstawie przykładów, są wykorzystywane do precyzyjnych pomiarów i obliczania współczynników załamania światła w różnych mediach.