Интерференция света . Волновая оптика

Для более сложных случаев, когда интерферируют волны от большего количества источников излучения или когда сложнее их взаимное расположение, данные зависимости могут быть рассчитаны, исходя из определения явления интерференции.Данные зависимости лежат в основе множества измерительных приборов.3 Измерительные приборы на основе явления интерференцииСамым известным прибором на основе явления интерференции является интерферометр.Интерферометром называется измерительный прибор, в основе работы которого лежит явление интерференции.В данном приборе пучок света разделяется на два любым известным способом. В зависимости от способа разделения существует множество разновидностей интерферометров:Интерферометр ЖаменаИнтерферометр МайкельсонаИнтерферометр РэлеяИнтерферометр СаньякаИнтерферометр ФизоКаждая разновидность подразделяется еще на множество мелких групп, перечисление которых не имеет смысла.Далее каждый из пучков света, полученных при разделении, проходит по своему оптическому пути, но в итоге оба пучка направляются на один и тот же экран, на котором и наблюдается интерференционная картина.Измерение происходит за счет оценки разности фаз пучков в определенной точке, а, соответственно, и оптической разности хода.Зная оптическую разность хода и исходные параметры прибора можно вычислить параметры объекта, который измеряется.В качестве такого объекта, например, может служить оптически прозрачная среда, введенная в область оптического пути одного из двух пучков света.Также измерения могут происходить за счет изменения расстояний внутри установки, например, при передвижении одного из зеркал можно рассчитать насколько оно сдвинулось и таким образом осуществить измерение длины.Интерферометры могут применяться при точных измерениях длин, которые необходимо в различных областях науки и промышленности, а также оценки качества оптических поверхностей.На основе явления интерференции созданы приборы для изучения потоков газов и жидкости, содержащих пузырьки или мелкодисперсные капли[4].Исследуя интерференционные картины, полученные при освещении пузырьков в жидкости или капель в газообразной среде лазерным излучением, можно вычислить размер и скорость передвижения пузырьков или капель.Данная информацию очень важна для многих научных задач, в которых используются разнообразные потоки.Также данные приборы можно применять в тех областях, где исследуются любые потоки жидкости или газа и необходимо оценить их скорость [5].В этом случае пузырьки газа в жидкость или мелкие капли в газообразный поток вводятся искусственно (для этого существуют специально разработанные приборы).Далее поток с введенными пузырьками или каплями освещается лазерной плоскостью, которая получается из лазерного пучка с помощью специальным образом настроенной оптической системы.Таким образом, регистрируется изображение не одной интерференционной картины, а сразу множества (от всех пузырьков или капель), попавших одновременно в лазерную плоскость.По каждой из интерференционных картин можно рассчитать скорость передвижения объекта, от которого она получена.Усреднение скоростей от разных объектов дает усредненную скорость потока.С помощью оценки скоростей объектов, расположенных в разных областях потока, можно оценить особенности распространения потока в интересующих областях (например, около стенок или за препятствиями).ЗаключениеВ работе дано определение явления интерференции и описано его место в развитии науки.Изучены основные условия, необходимые для возникновения данного явления:Одинаковая частота интерферирующих волнПостоянная амплитуда интерферирующих волнПостоянная разность фаз интерферирующих волнОписаны основные способы получения когерентных световых волн для создания интерференционной картины:Разделение светового пучка с помощью щелейРазделение светового пучка с помощью зеркалРазделение светового пучка с помощью преломляющих объектовДействие каждого из способов и интерференционная картина, получаемая при этом, описаны на примере простейших представителей данных способов:Метод Юнга при разделении света с помощью щелейМетод зеркал Френеля при разделении света с помощью зеркалМетод бипризм Френеля и кольца Ньютона при разделении с помощью преломляющих объектов.Рассмотрена основная область применения приборов на основе интерференции – производство измерительных приборов в промышленности и создание экспериментальных измерительных установок в науке.Приведены два примера измерительных приборов на основе явления интерференции:ИнтерферометрыПриборы на основе лазерного интерференционного методаСписок использованной литературыСавельев И.В. Курс общей физики, т. 2, М., 1982.Ландсберг Г.С. Оптика, М., 1976.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика, т.4, М., 1985.Михалев А.С. Одновременное определение размеров и скоростей одиночных капель воды лазерным интерференционным методом. Девятая международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков». М.: МЭИ, 2007. С. 502— 505.Михалев A.C., Ринкевичюс Б.С., Скорнякова Н.М. Лазерный интерференционный метод определения параметров пузырьков газа.