Что называют интерференцией кратко

Обновлено: 30.06.2024

Явление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна.

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Условия интерференции

Волны должны быть когерентны. Когерентность – согласованность. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.

Все источники света, кроме лазера, некогерентны, однако Т. Юнг впервые пронаблюдал (1802) явление интерференции, разделив волну на две с помощью двойной щели.
Свет от точечного монохроматического источника S падал на два небольших отвер­стия на экране. Эти отверстия действуют как два когерентных источника света S₁ и S₂.
Волны от них интерферируют в области перекрытия, проходя разные пути: ℓ₁ и ℓ_2.
На экране наблюдается чередование светлых и темных полос.

Условие максимума.

Пусть разность хода между двумя точками ,

тогда условие максимума:
т. е. на разности хода волн укладывается четное число полуволн (k= 1, 2, 3, . ).

Условие минимума

Пусть разность хода между двумя точками ,

тогда условие минимума: ,

т. е. на разности хода волн укладывается нечетное число полуволн (k= 1, 2, 3, . ).

Интерференция света в тонких пленках

Различные цвета тонких пленок — результат интерфе­ренции двух волн, отражаю­щихся от нижней и верхней по­верхностей пленки. При отражении от верх­ней поверхности пленки проис­ходит потеря полуволны. Сле­довательно, оптическая раз­ность хода .

Тогда условие максимального усиле­ния интерферирующих лучей в отраженном свете следую­щее: .

Если потерю полуволны не учитывать, то .

Кольца Ньютона

Интерференционная карти­на в тонкой прослойке воздуха между стеклянными пластина­ми — кольца Ньютона.

Волна 1 — результат отра­жения ее от точки А (граница стекло —воздух). Волна 2 — отражение от плоской пласти­ны (точка В, граница воздух — стекло). Волны когерентны: возникает интерференционная картина в прослойке воздуха между точками А и В в виде-концентрических колец. Зная радиусы колец, можно вычислить длину волны, используя формулу , где r - радиус кольца, R — радиус кри­визны выпуклой поверхности линзы.

Использование интерференции в технике

Проверка качества обра­ботки поверхности до одной де­сятой длины волны. Несовершенство обра­ботки определяют но искрив­лению интерференционных по­лос, образующихся при отра­жении света от проверяемой поверхности. Интерферометры служат для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн.

Просветление оптики. Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы под­водных лодок и другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполиро­ванная поверхность стекла отражает около 5% падающего на нее света. Чтобы уменьшить долю отражаемой энергии, исполь­зуется явление интерференции света.

На поверхность оптическо­го стекла наносят тонкую пленку. Для того чтобы волны 1 и 2 ослабляли друг друга, должно выполняться условие минимума. В отраженном свете разность хода волн равна: . Потеря полуволны происходит при отражении как от пленки, так и от стекла (показатель преломления стекла больше, чем пленки), поэтому, эту потерю можно не учитывать. Следо­вательно, , где n - показатель преломления пленки; h — толщина пленки. Минимальная толщина пленки будет при k=0. Поэтому . При равенстве амплитуд гашение света будет полным. Толщину пленки подбирают так, чтобы пол­ное гашение при нормальном падении имело место для длин волн средней части спектра (для зеленого цвета):

.

Чтобы рассчитать толщину пленки в этой формуле необходимо взять длину волны и показатель преломления зеленого света.

Лучи красного и фиолетового цвета ослабляются незначительно.поэтому объективы оптических приборов в отраженном свете имеют сиреневые оттенки

Интерференция волн — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких волн, сопровождающееся чередованием в пространстве максимумов и минимумов интенсивности. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн.

Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональны. Интерференция может быть стационарной и нестационарной. Стационарную интерференционную картину могут давать только полностью когерентные волны. Например, две сферические волны на поверхности воды, распространяющиеся от двух когерентных точечных источников, при интерференции дадут результирующую волну, фронтом которой будет сфера.

При интерференции волн не происходит сложения их энергий. Интерференция волн приводит к перераспределению энергии колебаний между различными близко расположенными частицами среды. Это не противоречит закону сохранения энергии потому, что в среднем, для большой области пространства, энергия результирующей волны равна сумме энергий интерферирующих волн.

При наложении некогерентных волн средняя величина квадрата амплитуды результирующей волны равна сумме квадратов амплитуд накладывающихся волн. Энергия результирующих колебаний каждой точки среды равна сумме энергий ее колебаний, обусловленных всеми некогерентными волнами в отдельности.

Содержание

Расчет результата сложения двух сферических волн

Если в некоторой однородной и изотропной среде два точечных источника возбуждают сферические волны, то в произвольной точке пространства M может происходить наложение волн в соответствии с принципом суперпозиции (наложения): каждая точка среды, куда приходят две или несколько волн, принимает участие в колебаниях, вызванных каждой волной в отдельности не взаимодействуют друг с другом и распространяются независимо друг от друга.

Две одновременно распространяющиеся синусоидальные сферические волны и , созданные точечными источниками B₁ и B₂, вызовут в точке M колебание, которое, по принципу суперпозиции, описывается формулой . Согласно формуле сферической волны:

\sin(\omega_1 t - k_1r_1 + \alpha_1)=\sin \Phi_1" width="" height="" />
, \sin(\omega_2 t - k_2r_2 + \alpha_2)=\sin \Phi_2" width="" height="" />
,

и – фазы распространяющихся волн и — волновые числа (=<2\pi \over \lambda>" width="" height="" />
) и — циклические частоты каждой волны и — начальные фазы, и — расстояния от точки М до точечных источников B₁ и B₂

В результирующей волне \sin \Phi" width="" height="" />
, амплитуда " width="" height="" />
и фаза определяются формулами:

=\sqrt<\left(\right)^2 + \left(\right)^2 + 2\cos(\Phi_2-\Phi_1)>" width="" height="" />
, < <\sin\Phi_1 + \sin\Phi_2> \over <\cos\Phi_1 + \cos\Phi_2> >" width="" height="" />

Когерентность волн

Волны и возбуждающие их источники называются когерентными, если разность фаз волн не зависит от времени. Волны и возбуждающие их источники называются некогерентными, если разность фаз волн изменяется с течением времени. Формула для разности :

, где " width="" height="" />
, " width="" height="" />
,

– скорость распространения волны, одинаковая для обеих волн в данной среде. В приведенном выше выражении от времени зависит только первый член. Две синусоидальные волны когерентны, если их частоты одинаковы ( ω₁ = ω₂ ), и некогерентны, если их частоты различны.

Для когерентных волн ( ω₁ = ω₂ = ω ) при условии α₂ - α₁ = 0

(r_2-r_1)=-k(r_2-r_1)" width="" height="" />
, =\sqrt<\left(\right)^2 + \left(\right)^2 + \cos k(r_2-r_1)>" width="" height="" />
.

Амплитуда результирующих колебаний в любой точке среды не зависит от времени. Косинус равен единице, а амплитуда колебаний в результирующей волне максимальна =+ \right)" width="" height="" />
во всех точках среды, для которых , где (m-целое) или , (так как " width="" height="" />
)

Величина называется геометрической разностью хода волн от их источников B₁ и B₂, до рассматриваемой точки среды.

во всех точках среды, для которых

, где (m-натуральное),

.

При наложении когерентных волн квадрат амплитуды и энергия результирующей волны отличны от суммы квадратов амплитуд и суммы энергий накладываемых волн.

*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.

Похожие решебники

Популярные решебники 11 класс Все решебники

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Усиление или ослабление интенсивности волн с одинаковой частотой, когда эти волны встречаются друг с другом.
Также как и в жизни. Познакомились два человека. Если есть общие интересы, тогда взаимная симпатия усиливается/ослабляется. Равнодушным при этом никто не остается.

Интерференция (физика) — изменение в характере звуковых, тепловых, световых и электрических явлений, объясняемое колебательным движением: в первом случае частиц звучащего тела, в остальных трех — колебанием.
Интерференция света — частный случай интерференции для видимой области электромагнитного спектра;
Интерференция полей напряжений — в физике кристаллов; см. также Мартенситное превращение;
Интерференция сигналов, или Помехи — в свя́зи — всё, что изменяет или повреждает информацию, переносимую сигналом от передатчика через канал связи к приёмнику (например солнечная интерференция в спутниковой связи) ;
Интерференция (лингвистика) — последствие влияния одного языка на другой.
Интерференция (психология) — взаимоподавление одновременно осуществляющихся психических процессов; обусловлена ограниченным объёмом распределяемого внимания;
Интерференция (биология)
Интерференция (ботаника) — вариант конкуренции; неблагоприятные взаимодействия, возникающие при наличии близких соседей того же или близких видов
Интерференция (зоология) — угнетение или уничтожение животных животными своего же вида;
Интерференция (генетика) — подавление кроссинговера на участках, непосредственно соседствующих с точками уже произошедшего обмена; на практике означает понижение частоты двойных кроссинговеров по сравнению с теоретическим значением.
Интерференция скважин — взаимодействие работающих нефтяных, газовых или водяных скважин, пробуренных с поверхности на один продуктивный пласт или на разные, но гидродинамически связанные друг с другом пласты; законы интерференции скважин изучаются специальной наукой о фильтрации — подземной газогидродинамикой.

Читайте также:

  
• Здоровье ребенка как объект исследовательского внимания кратко
  
• Как мышата и лягушата внучатами стали кратко
  
• Как влияет текстура стрижки на силуэт прически кратко
  
• Методика хорошо ли ребенку в школе
  
• Подснежник бунин план урока