3.6.10 Интерференция света. Когерентные источники. Условия наблюдения максимумов и минимумов в интерференционной картине от двух синфазных когерентных источников

Свет обладает волновыми свойствами, поскольку является электромагнитной волной. Одно из проявлений волновой природы света — интерференция.

Интерференция света — устойчивое перераспределение интенсивности света при наложении когерентных световых волн. В одних точках волны усиливают друг друга, а в других ослабляют.

На экране возникает интерференционная картина — чередование светлых и тёмных участков.

Когерентные источники

Когерентные источники испускают волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз.

Обычные независимые источники света не дают устойчивой интерференционной картины: разность фаз их волн быстро и беспорядочно меняется. Когерентные световые волны обычно получают, разделяя свет от одного источника на два пучка, а затем снова накладывая их.

В пункте кодификатора рассматриваются два синфазных когерентных источника: начальная разность фаз испускаемых ими волн равна нулю.

Разность хода

Пусть от источников $S_1$ и $S_2$ до точки наблюдения $P$ волны проходят расстояния $l_1$ и $l_2$. Разность хода равна

Знак $\Delta$ показывает, какой путь длиннее. Для усиления или ослабления важна разница пройденных расстояний: она определяет разность фаз волн в точке $P$.

Условие максимума

Если разность хода равна целому числу длин волн, волны приходят в точку наблюдения в одинаковых фазах и усиливают друг друга:

Здесь $\lambda$ — длина волны, $m$ — порядок интерференционного максимума. В максимуме наблюдается светлая полоса.

При $m=0$ разность хода равна нулю — это центральный максимум.

Условие минимума

Если разность хода равна нечётному числу полуволн, волны приходят в противофазе и ослабляют друг друга:

В минимуме наблюдается тёмная полоса. При одинаковых амплитудах двух волн они могут полностью погасить друг друга.

Не путать

• Когерентность означает не просто одинаковую частоту, а ещё и постоянную разность фаз.
• Максимум возникает при целом числе длин волн, а минимум — при нечётном числе полуволн.
• Интерференция не создаёт и не уничтожает энергию: энергия перераспределяется между светлыми и тёмными участками картины.
• Дифракция света и дифракционная решётка относятся к следующему пункту кодификатора — 3.6.11.

Коротко

Устойчивая интерференционная картина возникает при наложении когерентных световых волн. Для двух синфазных источников максимум наблюдается при $\Delta =m\lambda$, а минимум — при $\Delta =(2m+1)\lambda /2$.