§ 121. Способы наблюдения интерференции света

Рассмотрим две конкретные интерференционные схемы, одна из которых использует для разделения световой волны на две части отражение, а другая — преломление света.

Зеркала Френеля. Два плоских соприкасающихся зеркала ОМ и располагаются так, что их отражающие поверхности образуют угол, близкий к (рис. 121.1). Соответственно угол на рисунке очень мал.

Рис. 121.1.

Параллельно линии пересечения зеркал О на расстоянии от нее помешается прямолинейный источник света S (например, узкая светящаяся щель). Зеркала отбрасывают на экран Э две цилиндрические когерентные волны, распространяющиеся так, как если бы они исходили из мнимых источников Непрозрачный экран преграждает свету путь от источника S к экрану Э.

Луч представляет собой отражение луча от зеркала ОМ, луч ОР — отражение луча от зеркала . Легко сообразить, что угол между лучами ОР и равен Поскольку S и расположены относительно ОМ симметрично, длина отрезка равна , т. е. . Аналогичные рассуждения приводят к тому же результату для отрезка Таким образом, расстояние между источниками равно

Из рис. 121.1 видно, что . Следовательно,

где b — расстояние от линии пересечения зеркал О до экрана Э.

Подставив найденные нами значения d и I в формулу (119.10), получим ширину интерференционной полосы:

Область перекрытия волн имеет протяженность Разделив эту длину на ширину полосы найдем максимальное число интерференционных полос, которое можно наблюдать с помощью зеркал Френеля при данных параметрах схемы:

Для того чтобы все эти полосы были действительно видны, необходимо, чтобы не превзошло определяемого формулой (120.10).

Бипризма Френеля. Изготовленные из одного куска стекла две призмы с малым преломляющим углом Ф имеют одну общую грань (рис. 121.2). Параллельно этой грани на расстоянии а от нее располагается прямолинейный источник света

Рис. 121.2.

Можно показать, что в случае, когда преломляющий луч призмы очень мал и углы падения лучей на грань призмы не очень велики, все лучи отклоняются призмой на практически одинаковый угол, равный

( — показатель преломления призмы). Угол падения лучей на бипризму невелик. Поэтому все лучи отклоняются каждой из половин бипризмы на одинаковый угол. В результате образуются две когерентные цилиндрические волны, исходящие из мнимых источников лежащих в одной плоскости с S.

Расстояние между источниками равно

Расстояние от источников до экрана

Ширину интерференционной полосы находим по формуле (119.10):

Область перекрытия волн PQ имеет протяженность

Максимальное число наблюдаемых полос