Loading AI tools
З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Інтерференційний дослід Юнга або Інтерферометр на подвійних щілинах — оптичний прилад, запропонований в 1802 році Томасом Юнгом[1] для спостереження явища інтерференції когерентних світлових хвиль. Цей експеримент зіграв головну роль в прийнятті хвильової теорії світла[2]. На думку самого Юнга, цей експеримент був найвищим досягненням його життя.
Цей прилад складається з двох вузьких щілин S1 та S2, які виконують роль двох когерентних джерел світла. Справа в тому, що через них проникають два когерентні промені світла від основного джерела світла S. Відстань між щілинами дорівнює . Віссю інтерференційної схеми Юнга є лінія, проведена від основного джерела світла через середину відстані між щілинами. База інтерферометра — це відстань від площини щілин до площини інтерференційного поля (екрану). На екрані виникає інтерференційна картина у вигляді паралельних до щілини еквідистантних світлих та темних смуг. За шириною інтерференційної смуги можна визначити довжину хвилі світла.
Геометрична схема Юнга, поряд із дзеркалами Френеля відповідно до Захар'євського[4] стала стандартом де-факто для розгляду явища інтерференції. В рамках даної схеми видно (див. мал.15[4]), що інтерференція є типовим двомірним 2D-явищем. Наприклад, для його розгляду достатньо розглядати площину (), де вздовж осі розглядається інтерференційна база, а вздовж осі — цуг інтерференційних смуг. На розміри системи вздовж осі накладається тільки одна умова для дзеркал — їхня висота повинна бути більшою вдвічі за довжину хвилі світла, а також максимальна висота обумовлена зверху комфортністю спостереження інтерференційних смуг.
Кут нахилу схеми Юнга можна визначити наступним чином. Нехай довільна точка P знаходиться на інтерференційному екрані. Тоді різниця ходу між двома хвилями в точці P буде:
де — ціле число, а значення кута Юнга буде:
При малих значеннях кута справедливе співвідношення .
Нехай є відстань від точки P до центру відстані між двома щілинами. Тоді її можна подати у вигляді:
Для малих кутів Юнга , справедливе співвідношення , і тому
В загальному випадку Ширина інтерференційної смуги визначається як:
Тобто її значення збігається з аналогічним для схеми Френеля.
Розглянемо збурення, що виникає на шляху двох променів, що приводить до відносної зміни фази:
Очевидно, що модуль цієї величини змінюється в діапазоні:
Оскільки при , інтерференційна картина збігається з незміщеною. Нехай - а інтеграційна смуга знаходиться на відстані від центру поля . Тоді для неї різниця ходу буде згідно з моделлю Захар'євського[4]:
де — інтерференційна база. Включення збурення приводить до зміни різниці ходу:
Оскільки ширина інтерференційної смуги рівна:
тому зсув інтерференційної смуги буде:
Слід відзначити, що при наявності збурення всі інтерференційні смуги (як єдина цілісність) зміщуються однаково в певну сторону, в залежності від напряму збурення.
Таким чином, основна проблема для любої інтерференційної схеми, це знаходження явного вигляду функції збурення:
та наступного порівняння з експериментальними значеннями. Тут — довільна швидкість матеріальних об'єктів, що може бути контрольованою (явно, або не явно) під час експерименту.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.