Monochromaticity valamint a hullámok - studopediya

3.1.1. monokróm hullámok

Monokromatikus hullám- szigorúan harmonikus (szinuszhullám) időállandóval frekvencia, amplitúdó és a kezdeti fázisban.

Az amplitúdó és fázis ez a hullám lehet változtatható az egyik pontot a térben, hogy egy másik, a frekvencia állandó marad az egész térben.

Monokromatikus hullámok nem korlátozódnak sem időben, sem térben, azaz a Ők sem kezdete, sem vége. Ezért nem lehet végrehajtani a valóságban. Azonban ezek idealizált játszik nagy szerepet az elmélet hullámok, és mi fogja használni őket.

3.1.2. Kiszámítása az interferenciát a két hullám

Tegyük fel, hogy az ebből a szempontból vannak egymásra két monokromatikus fényhullámok egymásra, az elektromos tér intenzitása, amely [lásd. (2.9)]

gyakorisága azonos és azonos vektort oszcillálás irányába.

Ezután szerint a szuperpozíció elve

vagy ebben az esetben ugyanabban a rezgési irányvektorok 1 és E = E1 + E2. (3)

Négyszögesítése (3) egyenletet tér tekintetében (1) és a teljesítő időátlagolást megkapjuk

ahol I1 és I2 - intenzitása az első és a második hullám, illetve [lásd. (2,20)].

A maximális intenzitás Imax = I1 + I2 + 2 fognak nyújtani

Amikor amikor I1 = I2 = I0 az intenzitás a maximumok növeli 4-szer (Imax = 4I0).

A minimális intenzitása Imin = I1 + I2 -2 nyújtandó

Amikor amikor I1 = I2 = I0Imin = 0; fény = fény + sötét.

Ezért, ha hozzá a térben a két (vagy több) fényhullámok is előfordulhat néhány helyen magasságra, és mások - intenzitása minimumok, azaz világos és sötét területek, bár.

Ezt a jelenséget nevezzük zavaró fény.

Az így kapott kép lesz stabil (azaz van tárolva idő) alkalmazásának hatására koherens hullámok, azaz a hullámok által kibocsátott koherens forrásokból.

3.1.3. Koherens hullámok. Az idő és a koherencia hossz

Két hullámban [lásd. (1)] vagy több teljesen koherens hullámok (konzisztens), ha azok frekvenciája azonos, az amplitúdó és a fáziskülönbség állandó, azaz a

Etomuusloviyu kielégítik monokromatikus hullámok (1), amely korlátlan időben és térben.

A napi tapasztalatból tudjuk, hogy a fény alkalmazásával két független (összefüggéstelen) fényforrások, például két izzók, sosem lehet megfigyelni a jelenséget az interferencia. Ebben az esetben, J2-j1 idővel változik, és a megfigyelési időszak során = 0, és a kapott intenzitás I = I1 + I2. azaz Ez az összeg a intenzitások az egymásra helyezett fényhullámok helyett sem.

Ez annak köszönhető, hogy a kibocsátási mechanizmusa a fénykibocsátás forrást tartalmaz. 2.4 részben kimutattuk, hogy az időtartam a fénykibocsátás folyamat atom t »10 -8 s. Ez idő alatt, a gerjesztett atom, elvesztegetett a felesleges energia sugárzás, visszatér a normál (gerjesztett) állam és a fénykibocsátás megáll. Aztán, miután egy bizonyos ideig, az atom lehet izgatott ismét kezdenek fényt bocsátanak ki.

Az ilyen szakaszos fénykibocsátás atomok formájában az egyes impulzusok rövid - hullámsorozat - jellemző minden egyes fényforráshoz. Minden vonat korlátozott kiterjesztése térben és dx = ct 4-16 m a látható tartományban.

Emiatt, valamint azért is, mert a csökkentés hullám amplitúdója, hullám vonat eltér monokromatikus hullám és leírhatók, mint egy kombinációs (összeg) monokromatikus hullámok körkörös frekvenciák fekszenek tartományba eső W-Dw / 2, hogy w + Dw / 2. Meg lehet mutatni, hogy a

A tényleges kibocsátott hullám során egy korlátozott ideig, és amely a korlátozott régióban a tér egyébként nem monokromatikus. Frekvenciaspektrumának magában frekvenciák a W-Dw / 2, hogy w + Dw / 2.

Tkog ideig. amelynek során a fáziskülönbség rezgések megfelelő hullámok frekvenciájának W-Dw / 2 és w + Dw / 2-re változik o. úgynevezett koherencia időszak nonmonochromatic hullám

Név annak a ténynek köszönhető, hogy a nonmonochromatic hullám lehet kb tekinthető koherens a frekvencia t egy ideig Dt £ tkog.

Megjegyezzük, hogy a monokróm hullám Dw és Dn értéke nulla és tkog ® ¥.

Távolság lkog. amelyen elterjedt hullám koherencia időn koherenciahossz hívják lkog = vtkog. (10)

Egy ilyen hullámhosszú tekinthető koherens.

A látható napfény, amelynek frekvenciatartományban a 4 × október 14 - október 14 × 8 Hz (L = 0,75 mikron és 0,375 mikron, ill), a spektrum szélessége Dw = 2pDn = 2p (8-4) × 14 okt = 8p × október 14 c -1, és összhangban (9), (10)

Megjegyezzük, hogy a tkog cw lézerek eléri a 10 -2 s, és lkog „10 6 m. Mivel azonban az inhomogenitás a légkör is megfigyelhető interferencia az utat különbség pár kilométert.

3.1.4. térbeli koherenciáját

Együtt a időbeli koherencia tulajdonságait koherens leírására hullámterjedés merőleges síkban való terjedési iránya, a koncepció a térbeli koherenciáját.

Egyik jellegzetessége van rkog koherencia sugara. jellemző a távolság, amelynél a tiszta interferencia minta (rkog nem kör sugara) lehet beszerezni.

Artwork lkog rkog 2 = Vkog úgynevezett koherencia térfogata, amelyen belül a véletlenszerű hullám fázisban változik összege nem haladja meg a p.

3.2. Módszerek megszerzésének koherens hullámok

A koherens fény hullámai egy hagyományos (nem-lézer) forrásokból alkalmazott módszer a szétválasztása a fény egyik forrása, hogy két vagy több rendszer hullámok (fénynyalábok). Mindegyikben képviseli a sugárzás azonos forrásból atomok, úgy, hogy ezek a hullámok összhangban vannak egymással és zavarja a overlay.

Szétválasztása fény a koherens gerendák segítségével lehet elérni a képernyők és a rések, tükrök és fénytörő testek. Úgy ezeket a módszereket.

A fényforrás fényesen megvilágított hasítva S., ahonnan a fény hullám beeső két keskeny rések S1 és S2. párhuzamos rések S.

Ezért, az S1 és S2 hasított koherens források szerepet játszanak. A képernyő E (AF) megfigyelt interferencia mintázat formájában váltakozó világos és sötét sávok.

Ez két azonos prizmák halmozott bázisok. Fény forrásból S megtörik mindkét prizmák, miáltal egy prizma gerendák terjednek, mintha áradó képzeletbeli S1 és S2 forrás. koherens. Így a képernyő E (AF) megfigyelt interferencia minta.

3.3. Az optikai úthossz és a útkülönbség

Tegyük fel, hogy két koherens hullámok (lásd 3.1.) Vannak, de egy forrás és a képernyő S. tesztelt különböző geometriai hosszúságú L1 és L2 módon média indexek n1 és abszolút törésmutatója n2, illetőleg (ábra. 4). Ezután a fázisokat e hullámok [lásd. (1) és (2,9)] tömeg - J1 = tömeg - k1l1 + J0, tömeg - J2 = tömeg - k2l1 + J0, és a fáziskülönbség

j2-J1 = k2l2- k1l1 =, (12)

ahol L1 = l / n1. L2 = l / n2 - hullámhosszak a médiában a törésmutatója n 1 és n2, illetve L - hullámhossz vákuumban.

A termék a geometriai úthossz L a fényhullám az abszolút n törésmutató az úgynevezett optikai úthossz a hullám.

említett, mint az optikai útkülönbség az interferáló hullámok. Mivel ez a különbség j2 -j1 = fázisban. (14)

A maximális intenzitás figyelhető meg J2-J1 = 02:00 [lásd. (5)], ahol a

azaz ha az optikai útvonal különbség egyenlő szerves számú hullámhosszakon. Ez az állapot egy maximális interferencia.

A minimális intenzitás figyelhető meg [lásd. (6)], ahol a

azaz ha az optikai útvonal különbség egyenlő páratlan számú fele (l / 2). Ez az állapot egy minimális az interferencia.