Что такое порядок интерференции
Порядок интерференции
Смотреть что такое «Порядок интерференции» в других словарях:
ПОРЯДОК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ — величина, равная разности хода интерферирующих лучей, выраженной в длинах световых волн (см. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА). Если интерферирующие пучки отражаются от к. л. поверхности и при этом происходит изменение фазы, то в П. и. входит алгебр. сумма… … Физическая энциклопедия
порядок интерференции — Величина, равная алгебраической сумме скачков фаз, выраженных в единицах 2я, и разности хода интерферирующих лучей, выраженной в длинах световых волн. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет… … Справочник технического переводчика
порядок интерференции — interferencijos eilė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. order of interference vok. Interferenzordnung, f rus. порядок интерференции, m pranc. numéro d’ordre de la frange d’interférence, m; ordre d’interférence, m … Fizikos terminų žodynas
порядок интерференции — [order of interference] разность хода интерферированных лучей света, деляющая на длину их волны (Смотри Интерференция света). Чаще всего рассматривается порядки интерференции, равные целым числам (длин волн): 0, +1, ±2. т. к. именно в этих… … Энциклопедический словарь по металлургии
порядок реакции — [reaction order] понятие химической кинетики. Порядок реакции определяется как сумма показателей степеней n1 и n2 в уравнении: r = k[A1]n1r • [A2]n2 выражающем зависимость скорости реакции r от концентраций [А1] и [A2 … Энциклопедический словарь по металлургии
порядок оси симметрии — [order of symmetry] число, показывающее, сколько раз в полном повороте на 360° вокруг оси симметрии кристалл или узлы кристаллической решетки совместятся. Смотри также: Порядок порядок реакции порядок интерференции … Энциклопедический словарь по металлургии
Порядок — [order]: Смотри также: порядок реакции порядок интерференции ближний порядок порядок оси симметрии дальний порядок … Энциклопедический словарь по металлургии
дальний порядок — [long range order] закономерное расположение атомов или молекул в твердых телах и жидкостях на неограниченно больших расстояниях в пределах всего макроскопического образца. Дальний порядок характерен для правильных кристаллических тел, металлов и … Энциклопедический словарь по металлургии
ближний порядок — [short range order] не полное статистическое распределение атомов компонентов в узлах кристаллической решетки упорядоченных твердых растворов, т.е. преимущественно окружение атома атомами другого компонента. Ближний порядок возникает в том случае … Энциклопедический словарь по металлургии
ИНТЕРФЕРОМЕТР — измерительный прибор, основанный на интерференции волн. Существуют И. для звук. волн и для эл. магн. волн (оптических и радиоволн). Оптич. И. применяются для измерения оптич. длин волн спектр. линий, показателей преломления прозрачных сред, абс.… … Физическая энциклопедия
ПОРЯДОК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
См. также ст. Интерференция света и лит. при ней.
Полезное
Смотреть что такое «ПОРЯДОК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ» в других словарях:
порядок интерференции — Величина, равная алгебраической сумме скачков фаз, выраженных в единицах 2я, и разности хода интерферирующих лучей, выраженной в длинах световых волн. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет… … Справочник технического переводчика
порядок интерференции — interferencijos eilė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. order of interference vok. Interferenzordnung, f rus. порядок интерференции, m pranc. numéro d’ordre de la frange d’interférence, m; ordre d’interférence, m … Fizikos terminų žodynas
порядок интерференции — [order of interference] разность хода интерферированных лучей света, деляющая на длину их волны (Смотри Интерференция света). Чаще всего рассматривается порядки интерференции, равные целым числам (длин волн): 0, +1, ±2. т. к. именно в этих… … Энциклопедический словарь по металлургии
Порядок интерференции — Разность хода интерферирующих лучей света, деленная на длину их волны (см. Интерференция света). Чаще всего рассматривают П. и., равные целым числам (длин волн): 0 ± 1, ± 2. т.к. именно в этих случаях наиболее сильно проявляется эффект … Большая советская энциклопедия
порядок реакции — [reaction order] понятие химической кинетики. Порядок реакции определяется как сумма показателей степеней n1 и n2 в уравнении: r = k[A1]n1r • [A2]n2 выражающем зависимость скорости реакции r от концентраций [А1] и [A2 … Энциклопедический словарь по металлургии
порядок оси симметрии — [order of symmetry] число, показывающее, сколько раз в полном повороте на 360° вокруг оси симметрии кристалл или узлы кристаллической решетки совместятся. Смотри также: Порядок порядок реакции порядок интерференции … Энциклопедический словарь по металлургии
Порядок — [order]: Смотри также: порядок реакции порядок интерференции ближний порядок порядок оси симметрии дальний порядок … Энциклопедический словарь по металлургии
дальний порядок — [long range order] закономерное расположение атомов или молекул в твердых телах и жидкостях на неограниченно больших расстояниях в пределах всего макроскопического образца. Дальний порядок характерен для правильных кристаллических тел, металлов и … Энциклопедический словарь по металлургии
ближний порядок — [short range order] не полное статистическое распределение атомов компонентов в узлах кристаллической решетки упорядоченных твердых растворов, т.е. преимущественно окружение атома атомами другого компонента. Ближний порядок возникает в том случае … Энциклопедический словарь по металлургии
ИНТЕРФЕРОМЕТР — измерительный прибор, основанный на интерференции волн. Существуют И. для звук. волн и для эл. магн. волн (оптических и радиоволн). Оптич. И. применяются для измерения оптич. длин волн спектр. линий, показателей преломления прозрачных сред, абс.… … Физическая энциклопедия
Что такое порядок интерференции
Световые волны когерентны, если они способны интерферировать. Оказывается, реальная световая волна не вполне когерентна сама себе. Две световые волны, полученные из одной методом деления амплитуды или методом деления волнового фронта, не обязательно интерферируют друг с другом. Есть две основные причины возможной некогерентности таких волн.
Квазимонохроматический свет.
Квазимонохроматический свет можно представить как суперпозицию монохроматических волн, частоты которых расположены в узком спектральном диапазоне.
При сложении двух волн с различающимися частотами интенсивность суммарного света равна сумме интенсивностей суммируемых волн, и в этом смысле волны разных частот не интерферируют друг с другом, если время усреднения в выражении для интенсивности устремить к бесконечности. При малом времени усреднения окажется, что волны разных частот интерферируют, но интерференционные полосы «бегут» по экрану, так что интенсивность света в каждой точке экрана гармонически осциллирует с частотой равной разности частот суммируемых волн. Такую интерференционную картину можно наблюдать при сложении излучения двух однотипных лазеров.
Если в задаче специально не оговорено время усреднения, то подразумевается, что оно бесконечно. В таком случае интенсивность в каждой точке экрана представляет собой сумму интенсивностей интерференционных картин монохроматических световых волн, составляющих квазимонохроматический свет. Правильный результат при решении задачи получится и в том случае, если считать, что частота света медленно «гуляет» в пределах ширины спектральной линии излучения, а интерференционная картина при этом «смазывается», так как положение полос меняется в зависимости от частоты света.
Если же полоса «бегает» заметно меньше, чем на ширину полос, то при усреднении по времени на фотопластине останутся четкие полосы.
На экране есть, или может быть, одна полоса, которая при изменении частоты света «не бегает» по экрану вовсе. Это светлая полоса, для которой оптическая разность хода равна нулю, так называемая нулевая полоса. Нулевая полоса «не смазывается» при любой спектральной ширине источника света, так как при нулевой разности хода для любой частоты света интерферирующие волны окажутся в одинаковой фазе и дадут светлую полосу.
Если одна из интерферирующих волн по дороге от источника света испытала отражение с потерей полуволны, то нулевая полоса будет темной.
Таким образом, при интерференции квазимонохроматического света на экране одна часть интерференционной картины «смазывается», другая остается с высоким контрастом (видностью) полос. Поэтому в задачах на тему «Интерференция квазимонохроматического света» часто ставится вопрос определения области на экране, где интерференционная картина «не смазывается». Либо по известным размерам этой области требуется найти параметры задачи, от которых эта область зависит. При рассмотрении этой области удобно использовать понятие «порядок интерференции».
Порядок интерференции.
Если порядок интерференции шумит на единицу ( ), то на единицу шумит и номер интерференционной полосы для выбранной точки экрана. Этому соответствует шумовое перемещение интерференционной картины на расстояние равное ширине полосы. При таком перемещении интерференционная картина полностью «смазывается». Найдем теперь, какое изменение частоты и длины волны света соответствует изменению порядка интерференции на единицу.
Область высокой видности интерференционной картины при квазимонохроматическом источнике света.
Из равенства с учетом получаем два новых условия границы «несмазанной» области интерференционной картины:
определяет границу области экрана, в которой хорошо различимы интерференционные полосы.
Временная когерентность.
Временная когерентность связана с когерентностью вдоль луча.
Эта формула часто используется при решении задач.
Подчеркнем, что условие «разность фаз шумит больше, чем на » не следует путать с условием «разность фаз больше, чем «.
Пространственная когерентность.
Видность интерференционной картины с протяженным источником света.
Рассмотрим оптическую схему опыта Юнга (рис. 25). Если источник света не точечный и имеет размер поперек луча, то интерференционная картина несколько «смазывается», потому что каждый точечный источник, из которых состоит источник света, дает свою интерференционную картину, и эти картины несколько сдвинуты друг относительно друга.
Будем считать, что источник света представляет собой полоску постоянной ширины и яркости.
Связь пространственной когерентности и углового размера источника света.
Перепишем теперь формулу для размера источника в виде
Апертура интерференции.
Перепишем последнюю формулу еще в одном виде
означает, что максимальная апертура интерференции равна отношению длины волны к размеру источника света. Если апертура больше, то нет интерференции.
Объем когерентности.
Рассмотрим две точки, через которые проходит свет. Если проекции этих точек на направление светового луча удалены друг от друга меньше, чем на длину продольной когерентности, и если их проекции на плоскость перпендикулярную лучу удалены друг от друга меньше, чем на радиус поперечной когерентности, то данные две точки принадлежат одному объему когерентности.
Рассмотрим еще раз схему опыта Юнга и проследим перемещение объема когерентности вдоль лучей.
Затем края этого объема «просачиваются» через две щели, рис. 26б. Если объем когерентности не накрывает сразу обе щели, то не будет интерференционной картины на экране, так как в этом случае недостаточна пространственная когерентность на фронте, проходящем через две щели, и щели, как вторичные источники света, некогерентны.
После щелей получаются два объема одной когерентности, рис. 26в.
Интерференция двух волн возможна тогда и только тогда, когда свет, пройдя двумя путями, попадает на экран так, что объем когерентности перекрывается сам с собой. Чем больше перекрывается, тем больше видность интерференционной картины.
Совместное влияние временной и пространственной когерентности на интерференционную картину.
При равных интенсивностях интерферирующих волн зависимость видности интерференционной картины от номера полосы позволяет оценить порознь пространственную и временную когерентность света в месте расположения вторичных источников интерферирующего света, или оценить размер и немонохроматичность источника света.
Видность вблизи нулевой полосы определяется только пространственной когерентностью, а изменение видности с номером полосы определяется только временной когерентностью источника света.
Локализация интерференционной картины.
Интерференция света, отраженного от тонкой прозрачной пленки, является важным частным случаем получения интерференционной картины методом деления амплитуды. В случае протяженного источника света интерференционная картина может быть получена либо очень близко к поверхности пленки, либо очень далеко от пленки, как говорят, на бесконечности. Соответственно говорят об интерференционной картине локализованной на поверхности пленки и на бесконечности. Как показывает опыт, в промежуточных положениях экрана интерференционная картина оказывается размытой.
Удаленный объект отображается собирающей линзой в ее фокальной плоскости. Оказывается, интерференционную картину, локализованную на бесконечности, можно также наблюдать в фокальной плоскости линзы.
Линза позволяет наблюдать и кольца Ньютона локализованные в плоскости между плоской поверхностью стекла и соприкасающейся с ней выпуклой поверхностью линзы. Если экран физически поставить между соприкасающимися поверхностями, то до одной из них свет просто не дойдет, и интерференции не будет.
Линза отображает локализованную в плоскости касания интерференционную картину в виде колец Ньютона на экран по законам геометрической оптики:
Интерферируют те лучи, которые выходят из одной точки источника и попадают в одну точку плоскости локализации интерференционной картины. Не важно, что в этой плоскости нет экрана, и неважно, что после плоскости лучи расходятся. Линза собирает их на экране с той же разностью фаз, которую они имели в плоскости локализации интерференционной картины. Поэтому светлая полоса изображается в светлую, а темная в темную.
Есть, правда, некоторое отличие между наблюдением интерференционной картины на экране и интерференционной картины локализованной в пространстве.
На экране интерференционную картину можно рассматривать с разных сторон. Для наблюдения интерференционной картины локализованной в пространстве линзу окуляра (или глаз) можно поставить только по ходу лучей, причем через линзу должны проходить оба интерферирующих луча, как, например, на рис. 27. Если через линзу проходит только один из интерферирующих лучей (рис. 28), то изображения интерференционной картины не будет. Вместо полос будет серый фон освещения одним лучом.
Полосы равной толщины и полосы равного наклона.
Полосы равной толщины и равного наклона наблюдаются при интерференции волн, отраженных от двух границ прозрачной пленки или плоскопараллельной пластинки.
Полосы равного наклона локализованы на бесконечности.
Полосы равной толщины локализованы в плоскости отражающей пленки. В пределах ширины пленки можно считать, что интерференционная картина локализована там, где вам удобнее.
Интерференция света
теория по физике 🧲 оптика
Для всех волн характерны явления интерференции и дифракции. Если свет — это волна, то для него также должны быть присущи эти явления. Так рассуждали ученые, которые считали, что свет имеет волновую природу. Первым привел экспериментальные доказательства интерференции и дифракции света Томас Юнг в 1801 году.
Это интересно! Явление интерференции света было описано и объяснено в 1801 году, но само понятие «интерференция света» было введено немного позже — в 1803 году.
Интерференция механических волн
Чтобы лучше понять явление интерференции, сначала объясним его на примере механических волн, за которыми удобней наблюдать. Часто случается, что в среде одновременно распространяется несколько различных волн. К примеру, когда в комнате может одновременно находиться несколько источников звука. Что же происходит, когда волны пересекают друг друга? Объясним это на примере волн, образуемых на поверхности воды.
Если бросить в воду два камешка, образуются две круговые волны. Если наблюдать за их распространением, мы увидим, что каждая волна проходит сквозь другую. Причем она ведет себя так, как будто другой волны не существовало. Точно так же любое количество звуковых волн может одновременно распространяться в воздухе. И они не будут друг другу мешать. Множество музыкальных инструментов в оркестре или голосов в хоре создает звуковые волны, которые улавливаются нами одновременно. При этом звуки не сливаются в шум: наши органы слуха способны легко отличить один звук от другого.
Теперь рассмотрим более подробно процесс, когда волны накладываются одна на другую. Для этого будем наблюдать волны на поверхности воды от двух брошенных в воду камней. При этом мы заметим, что некоторые участки поверхности не возмущены, в других же местах возмущение усилилось. Если два гребня двух волн встречаются в одном месте, то в этом месте возмущение поверхности воды становится более сильным. Если же гребень одной волны встречается с впадиной другой, то поверхность воды в этом месте остается спокойной. Получается, что в каждой точке среды колебания, вызванные двумя волнами, складываются. Результирующее смещение любой частицы среды представляет собой алгебраическую сумму смещений, которые происходили бы при распространении одной из волн в отсутствие другой.
Интерференция — сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний частиц среды.
Чтобы выяснить, при каких условиях наблюдается интерференция волн, одновременно возбудим две круговые волны в ванночке с помощью двух шариков, прикрепленных к стержням, колеблющимся по гармоническому закону.
Теперь представим явление интерференции схематически. В любой точке М на поверхности воды будут складываться колебания, вызванные двумя волнами от источников O1 и O2 (см. рисунок ниже). Амплитуды колебаний, вызванных в точке М обеими волнами, будут различаться, если волны проходят различные пути d1 и d2. Но если расстояние l между источниками много меньше этих путей, то обе амплитуды можно считать приближенно одинаковыми.
Результат сложения волн, приходящих в точку М зависит от разности фаз между ними. Пройдя различные расстояния d1 и d2, волны имеют разность хода, определяемую формулой:
Когда разность хода равна длине волны λ, то вторая волна запаздывает по сравнению с первой на один период. Так как за период волна проходит путь, равный ее длине волны, то в точке встречи двух волн фазы совпадают. Если в этой точке волны имеют гребни, то совпадают гребни, если впадины — совпадают впадины.
Условие минимумов и максимумов
Когда гребни волн на поверхности волны складываются в одной точке, их амплитуда резко возрастает. В этом случае говорят, что в этой точке образуется интерференционный максимум. Когда впадины волн на поверхности волны складываются в одной точке, их амплитуда резко уменьшается. В этом случае говорят, что в этой точке образуется интерференционный минимум. Интерференционные минимумы и максимумы образуются при соблюдении определенных условий.
Если разность хода волн равна нечетному числу полуволн, то в точке наложения этих волн образуется интерференционный минимум. Амплитуда колебаний в данной точке минимальна.
Если разность хода волн равна целому числу волн, то в точке наложения этих волн образуется интерференционный максимум. Амплитуда колебаний в данной точке максимальна.
Если разность хода ∆d принимает промежуточное значение между λ и λ/2, амплитуда результирующих колебаний принимает некоторое промежуточное значение между удвоенной амплитудой и нулем. Но важной примечательностью является то, что амплитуда колебаний в любой точке с течением времени не меняется. Поэтому на поверхности воды возникает определенное, постоянное во времени распределение амплитуд колебаний, которое называют интерференционной картиной.
Для формирования устойчивой интерференционной картины важно, чтобы источники волн имели одинаковую частоту, и разность фаз их колебаний не менялась с течением времени. Такие источники волн называют когерентными.
Когерентные волны — это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную разность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.
Только когерентные волны при сложении формируют устойчивую интерференционную картину. Если же источники волн некогерентные, то в любой точке среды разность фаз колебаний, возбуждаемых двумя волнами, будет с течением времени изменяться. Поэтому амплитуда результирующих колебаний также будет непрерывно изменяться. В результате максимумы и минимумы в пространстве будут иметь неопределенное положение. Поэтому интерференционная картина получается размытой.
Распределение энергии при интерференции
Любая волна переносит энергию без переноса вещества. Но что же с этой энергией происходит при интерференции волн? Если волны встречаются друг с другом, энергия никуда не исчезает и не превращается в другие формы энергии. Она лишь перераспределяется таким образом, что в минимумах он не поступает совсем, поскольку концентрируется в максимумах.
Интерференция света
Ели свет — это поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции. Однако получить интерференционную картину, при которой чередуются минимумы и максимумы с помощью двух независимых источников света (к примеру, двух ламп), невозможно. Включение второй лампы лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создает картины из минимумов и максимумов. Это объясняется несогласованностью волн друг с другом. Для получения же устойчивой интерференционной картины нужны согласованные, то есть когерентные световые волны. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную во времени разность фаз в любой точке пространства.
Однако наблюдать интерференцию света все же можно. Вы ее наблюдали, когда пускали мыльные пузыри или рассматривали пленку нефти на поверхности воды.
Томас Юнг — первый из ученых, который предложил объяснить изменение цветов тонких пленок сложением волн. Согласно его предположению, одна волна отражается от наружной поверхности плёнки, а другая — от внутренней. При этом возникает явление, называемой интерференцией световых волн.
Усиление света происходит в том случае, если преломлённая волна запаздывает по сравнению с отражённой волной на целое число длин волн. Здесь действует условие максимумов, о котором мы говорили выше:
Если вторая волна запаздывает по сравнению с первой на половину длины волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света. Здесь действует условие минимумов, о котором мы также уже говорили:
Четкая интерференционная картина получается потому, что волны, отраженные от внутренней и внешней оболочки тонкой пленки, являются когерентными. Когерентность этих волн объясняется тем, что они являются частями одного и того же светового луча.
Юнг сделал вывод, что многообразие цветов на мыльной пленке связано с разницей в длине волны. Если плёнка имеет неоднородную толщину, то при освещении её белым светом появляются различные цвета.
Простую интерференционную картину также можно получить, если положить на стеклянную поверхность плоско-выпуклую линзу, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Интерференционная картина, полученная таким способом, носит название колец Ньютона.
Исаак Ньютон исследовал интерференционную картину, получаемую в тонкой прослойке воздуха между стеклом и линзой, не только в белом свете, но и при освещении линзы монохроматическими лучами. Так он установил, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному. Так, красные кольца имеют максимальный радиус. Расстояние между соседними кольцами уменьшаются с увеличением их радиусов.
Ньютону удалось получить кольца, но их появление он объяснить не смог. Но это удалось сделать Юнгу. Проведенный им опыт показал, что волна определённой длины падает на плосковыпуклую линзу почти перпендикулярно. Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе сред стекло-воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе сред воздуха- стекло.
Если вторая волна запаздывает по сравнению с первой на целое число длин волн, то при сложении волны усиливают друг друга. Если вторая волна запаздывает по сравнению с первой на нечётное число полуволн, то колебания в точке сложения будут совпадать в противоположных фазах. При этом волны погасят друг друга.
В результате проделанного эксперимента Юнг смог получить картину, которая состоит из чередующихся параллельных полос (темных и светлых)
Интерференция света – это явление сложения двух и более когерентных волн, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующегося максимумом и минимумом интенсивности.
Это интересно! Измеряя радиусы колец Ньютона, можно вычислить длины волн. В ходе измерений было установлено, что для красного света λкр = 8∙10 –7 м, а для фиолетового — λa = 4∙ 10 –7 м.
Пример №1. Будет ли наблюдаться интерференционная картина при освещении мыльной пленки монохроматическим светом? Какой она будет?
Поскольку источник света один и тот же, то отраженные от обеих поверхностей мыльной пленки волны будут когерентными. Поэтому интерференционная картина наблюдаться будет. Она примет вид чередующихся цветных и темных полос. Цвет полос определяется цветом световой волны, который зависит от ее длины волны.
На поверхность тонкой прозрачной плёнки падает по нормали пучок белого света. В отражённом свете плёнка окрашена в зелёный цвет. При использовании плёнки такой же толщины, но с несколько меньшим показателем преломления, её окраска будет
б) находиться ближе к красной области спектра
в) находиться ближе к синей области спектра