Дзеркала Френеля

Але якщо незалежні джерела світла некогерентного, то чи можна взагалі спостерігати інтерференцію світла? Виявляється, можна!
Чудова ідея полягає в наступному. Раз вже не виходить використовувати два різних джерела світла, давайте візьмемо один і той же джерело і розділимо світло від нього на два пучка. Обидва пучка зведемо на екрані, причому так, щоб вони потрапляли на екран різними шляхами.
Тоді кожен цуг, ізлучённий джерелом, виявиться розщепленим на два цуга, які проінтерферіруют один з одним. Однак тепер усяка нова пара цугов матиме один і той же незмінний зсув фаз, обумовлений різницею ходу між двома пучками.
Що ж тоді вийде? Знову будуть змінювати один одного сто мільйонів інтерференційних картин в секудну, але цього разу смуги кожної картини займають одні й ті ж, строго фіксовані положення на екрані. Знову око не зможе розрізнити цього миготіння, але тепер замість рівномірної освітленості екрану ми побачимо стійку інтерференційну картину!
Давайте подивимося, як працює ця ідея, на прикладі одного з перших класичних інтерференційних дослідів – дзеркал Френеля.
На рис. 4.80 зображена схема цього експерименту. Два плоских дзеркала OA і OB утворюють майже розгорнутий кут і створюють два близько розташованих зображення Si і S2 точкового джерела світла S. Вдалині розташований екран; ширма закриває екран від прямих променів джерела. На екран, таким чином, потрапляють лише промені, відбиті від дзеркал. Світлові промені, як завжди, зображені зеленим кольором. Напрями променів ми вже не вказуємо, щоб не захаращувати малюнок. До того ж, у вас позаду геометрична оптика, так що ви легко зрозумієте хід променів і без зазначення їх напрямки 🙂
Промені, відбиті дзеркалом OA, утворюють пучок MAOE, який як би виходить з уявного зображення S1 джерела S. Аналогічно, промені, відбиті дзеркалом OB, утворюють пучок FOBN, як би виходить з уявного зображення S2. Ці пучки виявляються когерентним, оскільки когерентні уявні джерела S1 і S2. Дійсно, ці джерела суть зображення одного і того ж джерела S, тому їх частоти збігаються і зсув фаз між ними дорівнює нулю. Отже, в області MCODN, де перекриваються пучки, можна спостерігати стійку інтерференційну картину. Фактично ж, повторюємо, в кожній точці даної області в кожен момент часу накладається сам на себе один і той же цуг – з одним і тим же, фіксованим для даної точки зсувом фаз, визначеним різницею ходу від джерел S1 і S2.
Тепер ми бачимо, що дана ситуація абсолютно аналогічна задачі про інтерференції хвиль двох когерентних точкових джерел, обчислення в якій проводяться за схемою Юнга. Зокрема, ширина інтерференційних смуг, які спостерігаються в досвіді з дзеркалами Френеля, дорівнює XL / a, де a = S1S2 і L – відстань від прямої S1S2 до екрану. Величини a і L нескладно знайти геометрично.

Посилання на основну публікацію