간섭 패턴. 최대 및 최소의 조건

간섭 패턴 -는 서로 위상 또는 위상이되는 광선에 의해 발생되는 빛 또는 어두운 줄무늬이다. 적용될 때 그들의 위상 (증가 또는 감소의 방향)이 일치하는 경우 광파 등이 첨가되어 있거나 이들이 반대 위상 인 경우 이들은 서로 상쇄된다. 이러한 현상은 각각 건설 및 상쇄 간섭이라고합니다. 단색 광선 경우 동일한 길이를 가지고있는 모든 파도는 두 개의 좁은 슬릿, 결과 빔의 두 지시 할 수있다 (실험이 처음 그 덕분에 빛의 파동 성질이 있다는 결론에 도달, 토마스 영, 영국의 과학자에 의해 1801 년에 실시되었다) 통과 대신 겹치는 두 지점의 간섭 무늬가 형성되는 평면 상 - 균일하게 밝은 영역과 어두운 영역의 패턴을 교대. 이러한 현상은 모든 광 간섭계, 예를 들어 사용된다.

중첩

중첩 파의 동작을 설명 파의 중첩의 특성을 정의. 그 원리는 두 개의 중첩 파의 공간에서 생성 된 교란은 개별 외란의 대수적 합과 동일하다는 점이다. 때때로 큰 교란에이 규칙에 위반된다. 이 간단한 동작은 간섭 현상이라고 효과의 번호로 연결됩니다.

간섭 현상은 두 극단을 특징으로한다. 두 파도 보강 최대 일치, 그들은 서로 위상에있다. 중첩의 결과는 방해 강화된다. 얻어진 혼합 파의 진폭은 각각의 진폭의 합과 동일하다. 반대로, 하나 개의 파장에서 최대 상쇄 간섭 번째 최소 일치 - 그들은 반대이다. 합성 파의 진폭은 그 구성 부품의 진폭 사이의 차이와 동일하다. 이들이 동일한 경우에는, 완전한 소멸 간섭하고, 전체 매체의 섭동은 0이다.

영의 실험

두 소스의 간섭 패턴이 명확하게 중첩 파의 존재를 나타낸다. 토마스 영은 빛 제안 - 중첩의 원리를 따르는 물결을. 그의 유명한 업적은 건설적이고 파괴의 실험 시연이었다 빛의 간섭 자연의 영의 실험의 현대 버전은이 조리 광원을 사용하는 다릅니다 1,801인치 레이저 균일 불투명 표면에 평행 한 두 개의 슬릿 조명. 이를 통과 한 빛은, 원격 화면이 있습니다. 슬릿의 폭은 파장보다 훨씬 큰 경우, 기하 광학의 규칙을 준수 - 화면 개의 조명 영역에서 볼. 단, 슬릿의 방법은 빛의 회절 화면에 파도 서로 중첩된다. 회절 된 빛의 파장 특성의 결과,이 효과의 또 다른 예시 자체이다.

간섭 패턴

중첩의 원리 조명 화면 얻어진 강도 분포를 결정한다. 스크린 슬릿에서 경로 차가 파장 (0, λ, 2λ, ...)의 전체 수와 동일한 경우에 간섭 줄무늬가 발생한다. 이러한 차이는 최고 동시에 올 것을 보장한다. 상쇄 간섭이 발생하는 경우의 절반만큼 오프셋 파장의 정수와 동일한 경로 차 (λ / 2, 3λ / 2, ...). 정 중첩은 파괴적 전체 어두운 영역에 의해 분리 된 보강 간섭의 영역들에 대응하는 동일한 간격 대역 또는 고휘도 영역의 시리즈 리드 것을 보여 형상 인자를 사용했다.

구멍 간격

두 슬릿 중요한 파라미터 형상은 빛의 파장 λ의 비율 및 D 홀 사이의 거리이다. λ / d를 1보다 작은 경우, 밴드 사이의 거리가 작은 것 및 중첩 효과는 관찰되지 않는다. 근접하게 이격 된 슬릿을 사용하여 정은 밝은 영역과 어두운 영역을 분할 할 수 있었다. 따라서, 그 가시광 색상의 파장을 결정 하였다. 이러한 효과는 특정 조건에서만 관찰되는 이유는 이들의 매우 작은 값을 설명합니다. 보강 및 상쇄 간섭 영역 분할하도록, 광파의 근원 사이의 거리가 매우 작아야한다.

파장

간섭 효과의 관찰이 다른 이유에 도전한다. 대부분의 광원은 줄무늬의 간격으로 각각 서로 중첩 다중 간섭 패턴의 형성의 결과로, 연속적인 파장의 스펙트럼을 방출한다. 이것은 완전한 어둠의 영역으로 가장 발음 효과를 제거합니다.

일관성

간섭이 장기간에 걸쳐 관찰 될 수는 코 히어 런트 광원을 사용하는 것이 필요하다. 이 방사선 소스는 일정한 위상 관계를 유지해야한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 동일 주파수의 두 고조파 항상 공간에서 각 점에 대해 고정 된 위상 관계를 갖는다 - 위상 또는 반상에, 또는 중간 상태로 행해도된다. 그러나, 광원의 대부분은 진정한 조화 파를 방출한다. 대신, 임의의 위상 변화는 초당 수백만 번 발생하는 빛을 방출한다. 이러한 방사선은 모순이라고합니다.

이상적인 소스 - 레이저

두 개의 간섭 소스의 공간에서 전파를 중첩 할 때 간섭이 여전히 관찰되어 있지만, 간섭 무늬는 랜덤 위상 시프트와 함께 무작위로 변화한다. 광 센서는, 눈을 포함한 급변 화상을 등록 할 수없는 경우, 시간의 평균 강도. 레이저 빔은 거의 단색 (m. E. 단일 파장으로 구성)이며, 고도로. 이는 간섭 효과를 관찰하는 데 적합한 광원이다.

주파수의 결정

정 1,802 후 가시광의 측정 파장의 대략적인 주파수를 계산시에 빛이 충분히 정확한 속도와 상관 될 수있다. 예를 들어, 녹색 등 약 6 × ^10월 14일 Hz에서와 동일합니다. 이 주파수보다 큰 크기의 많은 주문입니다 기계적 진동의. 비교를 위해, 사람은 2 x ¹⁰ 에이프릴 Hz에서 최대 주파수를 가진 소리를들을 수 있습니다. 정확히 어떤 속도로 변화하는 것은 여전히 이후 60 년 동안 미스터리로 남아 있었다.

박막의 간섭

관찰 된 효과는 토마스 영에 의해 사용되는 이중 슬릿 형상에 한정되는 것은 아니다. 파장 유사한 거리에 의해 분리 된 두 개의 표면으로부터 광선의 반사 및 굴절이있을 때, 간섭은 박막에서 일어난다. 표면 사이의 필름의 역할은 진공, 공기, 액체 또는 고체의 투명 본체를 재생할 수있다. 가시광에서 간섭 효과가 수 마이크로 미터의 크기에 의해 제한된다. 모든 필름의 공지 예는 거품이다. 하나는 표면에서 반사되고, 상기 제있다 - 다시 - 빛은 그것으로부터 두 개의 파의 중첩이 반영. 그들은 공간에 겹쳐 서로에 추가됩니다. 비누 필름의 두께에 따라 두 파도 구조적 또는 파괴적으로 상호 작용할 수있다. 간섭 패턴의 전체 계산은 보강 간섭이 λ / 4의 막 두께에 대해 관찰되는 λ 파장, 3λ / 4 등, 5λ / 4 등의 파괴에 대한 것을 나타낸다 - ..에서 λ / 2, λ, 3λ / 2, ...

계산 공식

간섭 현상은 많은 용도이고, 그래서 이와 관련된 기본 방정식을 이해하는 것이 중요하다. 다음의 방정식은 두 개의 가장 일반적인 경우에, 간섭과 관련된 다양한 값의 계산을 허용한다.

위치 라이트 스트립 영의 실험은, ... 보강 간섭과 즉 사이트는 표현식을 사용하여 계산 될 수있다 : 예 _빛이다. = (ΛL / d) m, 여기서 λ - 파장; m = 1, 2, 3, ...; D - 슬릿 사이의 거리; L - 거리 타겟팅.

파괴적인 상호 작용의 영역에 의해 주어진다 즉 .. 위치 어두운 밴드 : Y는 _어둡다. = (ΛL / d) (m + 1/2).

박막에서 - - 기타 종 보강 간섭 또는 상쇄 중첩의 존재는 막 두께와 그 굴절률에 의존 반사파의 위상 시프트를 결정한다. 첫번째 방정식은, 시프트 부재의 케이스와, 상기 제 설명 - 절반 파장의 시프트 :

2NT = mλ;

2NT = (m + 1/2) λ.

여기서, λ - 파장; m = 1, 2, 3, ...; t - 필름의 이송 경로; N - 굴절률.

자연 관찰

태양이 거품에 빛나는 때 서로 다른 파장을 상쇄 간섭 대상 및 반사에서 제거되기 때문에, 당신은 밝은 색의 줄무늬를 볼 수 있습니다. 나머지 반사광 보색 제거로 나타난다. 상쇄 간섭의 결과가 존재 적색 성분이 같은 경우, 예를 들어, 청색 반사 될 것이다. 물에서 오일의 박막은 유사한 효과를 생성한다. 자연, 공작 및 벌새, 일부 딱정벌레의 껍질 등 일부 조류의 깃털은 보는 각도를 변경할 때 색상을 변경하는 동안, 밝게 나타납니다. 여기 광 물리학 봉 반사 박막 적층 구조 또는 배열로부터 반사 된 빛의 파장의 간섭이다. 마찬가지로 진주 쉘 인해 진주 다중 층으로부터의 반사의 중첩에 조리개이다. 이러한 오팔 같은 보석, 미세한 구형 입자에 의해 형성된 일반적인 구조에서 빛의 산란에 의한 전시 다운 간섭 패턴.

신청

일상 생활에서 빛의 간섭 현상의 많은 기술적 응용 프로그램이 있습니다. 그들은 물리학 카메라 광학을 기반으로합니다. 일반 렌즈 반사 방지 코팅은 박막이다. 두께 광선의 굴절 반사하므로 가시광의 상쇄 간섭을 생산하도록 선택된다. 따라서 좁은 파장 범위의 방사선만을 통과 의도 및 박막의 다수의 층으로 이루어진 코팅보다 특수한 필터로서 사용된다. 다층 코팅은 또한 천체 망원경 거울들의 반사율뿐만 아니라, 레이저 광 공진기를 증가 시키는데 사용된다. 간섭계 - 상대 거리의 작은 변화를 등록에 사용되는 정확한 측정 방법 - 측정 광의 시프트 반사광에 의해 생성 된 어두운 밴드의 관찰에 기초한다. 예를 들어, 간섭 패턴이 어떻게 변경되는지의 측정은, 광 파장 로브 광학 요소의 표면의 곡률을 설정할 수있다.