Interferența luminii poate fi explicată prin luarea în considerare a interferenței valurilor. O condiție necesară pentru interferența undelor este coerența lor. adică fluxul constant în timp și spațiu al mai multor procese vibraționale sau de undă. Această condiție este satisfăcută de valurile monocromatice - valuri nelimitate în spațiul unei frecvențe definite și strict constante. Deoarece nici o sursă reală nu produce lumină strict monocromatică, valurile emise de orice sursă de lumină independentă sunt întotdeauna incoerente. Prin urmare, experimentul nu observă interferența luminii din surse independente, de exemplu, din două becuri electrice.
Nonmonochromaticity înțelege cauza fizică, și, prin urmare, incoerență undelor emise de două surse de lumină independente se poate baza pe atomii mecanismului de emitere a luminii. În două surse de lumină independente, atomii emite independent unul de celălalt. În fiecare dintre acești atomi procesul de radiație este finit și durează un timp foarte scurt (t »10-8 s). În acest timp, atomul excitat revine la starea sa normală, iar lumina emisă de el încetează. Din nou, atomul începe să emită unde luminoase, dar cu o nouă fază inițială. Deoarece diferența de fază dintre radiația a două astfel de modificări atomi independenți cu fiecare nouă emisie a instrumentului, emye radiativă undei spontane atomi orice sursă de lumină, incoerent. Astfel, atomii emye emițătoare de unda, doar pentru un interval de timp de 10 -8 să aibă o amplitudine și fază aproximativ constantă oscilații, în timp ce pentru o perioadă mai lungă de timp și amplitudinea și faza de schimbare. Emisia intermitentă a luminii de către atomi sub formă de impulsuri scurte individuale se numește tren de undă.
Modelul descris de emisie de lumină este valabil și pentru orice sursă macroscopică, deoarece atomii corpului luminos emite lumină într-o manieră independentă una de alta. Aceasta înseamnă că fazele inițiale ale trenurilor de val corespunzătoare acestora nu sunt legate între ele. În plus, chiar și pentru același atom, fazele inițiale ale diferitelor trenuri diferă pentru cele două evenimente de radiație ulterioare. În consecință, lumina emisă de sursa macroscopică este incoerentă.
Orice lumină nonmonocromatică poate fi reprezentată ca o colecție de trenuri armonice independente care se înlocuiesc unul pe altul. Durata medie a unui tren se numește timpul de coerență. Coerența există numai într-un singur tren, iar timpul de coerență nu poate depăși timpul de radiație, adică tcor Dacă valul se propagă într-un mediu omogen, atunci faza de oscilații la un anumit punct din spațiu este conservată numai în timpul de coerență tco. În acest timp, valul se propagă într-un vid la o distanță lcos = ctcor. denumită lungimea coerenței (sau lungimea trenului). Astfel, lungimea coerenței este distanța, în timpul căreia două sau mai multe valuri pierd coerența. Rezultă că observarea interferenței luminii este posibilă numai pentru diferențele de cale optică care sunt mai scurte decât lungimea de coerență pentru sursa de lumină utilizată. Cu cât deviația este mai apropiată de un val monocromatic, cu atât este mai mică lățimea Dw a spectrului frecvențelor sale și, după cum se poate arăta, cu atât este mai mare timpul de coerență al acesteia. și, prin urmare, lungimea de coerență este lco. Coerența oscilațiilor care apar în același punct în spațiu, determinată de gradul de monocromie a undelor, se numește timpulócoerență. Împreună cu timpulóa coerenței pentru a descrie proprietățile coerente ale valurilor într-un plan perpendicular pe direcția propagării lor, se introduce conceptul de coerență spațială. Două surse, ale căror dimensiuni și poziționare relativă permit observarea interferențelor (cu gradul necesar de monocromie a luminii), se numesc coerente spațial. Raza de coerență (sau coerența spațială îndelungată) este distanța maximă, la care interferența este posibilă, transversală spre direcția de propagare a undelor. Astfel, coerența spațială este determinată de raza de coerență. Coeziune rază unde l este lungimea de undă a luminii, j este dimensiunea unghiulară a sursei. Astfel, este posibil minimal-ny raza coerenta de lumina soarelui (la o valoare unghiulară în j lume solar »10 -2 rad si l» 0,5 microni) este „0,05 mm. Cu o astfel de rază mică de coerență nu se poate observa în mod direct interferența luminii solare ca capacitatea de rezoluție a ochiului uman în regiunea cea mai bună este de numai 0,1 mm. Rețineți că prima interferența observație realizată în 1802 de T. Jung și anume cu lumina soarelui, pentru care a ratat anterior razele solare printr-un orificiu foarte mic într-un ecran opac (deci a scăzut cu mai multe ordine de mărime colț al sursei de lumină și astfel crește dramatic raza coerența (sau durata coerenței spațiale)).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: