Материал: Методические указания к теоретическим и практическим материалам по теме «Интерференция света» для студентов всех технических направлений. Агапитова Н.В., Бугаков А.В

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра физики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к теоретическим и практическим материалам по теме «Интерференция света» для студентов всех технических направлений и специальностей очной формы обучения

Воронеж 2018

УДК 535.4 (07) ББК 22.343.4Я7

Составители: канд. физ.-мат. наук Н.В. Агапитова, д-р физ.-мат. наук А.В. Бугаков

Методические указания к теоретическим и практическим материалам по теме «Интерференция света» для студентов всех технических направлений и специальностей очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Н.В. Агапитова, А.В. Бугаков. Воронеж, 2018. 49 с.

Методические указания содержат необходимый теоретический материал по одному из важных вопросов курса общей физики «Интерференция света». Рассматриваются основные случаи интерференции и расчет интерференционных картин. Предложены примеры решения задач и набор задач для самостоятельного решения.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле интерференция_2018.pdf.

Ил. 28. Библиогр.: 8 назв.

УДК 535.4 (07) ББК 22.343.4Я7

Рецензент д-р физ.-мат. наук, проф. Е.В. Шведов

Издается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2018

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вкурсе общей физики одной из основных тем раздела “Волновая оптика” является “Интерференция света”. Она имеет большое значение для успешного усвоения последующих разделов курса, играет фундаментальную роль в глубоком понимании физических принципов сложных вопросов прикладного характера, таких, например, как голография, высокоточная измерительная техника, лазерная техника, просветленная оптика, радиолокация и др.

Вто же время, это одна из наиболее трудных для усвоения студентами тем. Решение задач является важным этапом в процессе обучения студентов. Часто встречается ситуация, когда студент, зная теорию, не умеет применять её на практике. Решение задач требует не только знания физических законов, но и серьёзного методического подхода.

Наличие предлагаемых методических материалов по данной тематике позволит студенту в процессе индивидуальной работы справиться с решением необходимого минимума задач, предусмотренного рабочей программой по физике.

Методические указания содержат основные теоретические сведения по электромагнетизму, используемые в процессе решения задач, примеры решения типовых задач с подробными пояснениями и набор задач с ответами для самостоятельного решения, подобранных в соответствии с приведёнными примерами, для закрепления полученных навыков. Методические указания содержат авторские иллюстрации.

1

1.ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

1.1.Интерференция световых волн

Пусть две волны одинаковой частоты, накладываясь друг на друга, возбуждают в некоторой точке пространства колебания одинакового направления:

и .

Амплитуда результирующего колебания в данной точке определяется выражением

Волны одинаковой частоты с постоянной во времени разностью фаз возбуждаемых волнами колебаний называют-

ся когерентными.

В случае некогерентных волн δ непрерывно изменяется, принимая с равной вероятностью любые значения, вследствие

Отсюда, учитывая, что интенсивности , при-

ходим к выводу, что интенсивность, наблюдаемая при наложении некогерентных волн, равна сумме интенсивностей, создаваемых каждой из волн в отдельности:

времени (но свое для каждой точки пространства) значение, так что:

Таким образом, при наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают мак-

2

симумы, а в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией волн. Особенно отчётливо проявляется интерференция в том случае, когда интенсивность обе-

герентных волн при том же условии получается всюду одинаковая интенсивность (см. (1.2)).

Когерентные световые волны можно получить, разделив волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить эти две волны пройти разные оптические пути, а потом наложить их одна на другую, наблюдается интерференция. Разность оптических путей, проходимых интерферирующими волнами, не должна быть очень большой, так как складывающиеся колебания должны принадлежать одному и тому же результирующему цугу волн.

Пусть разделение на две когерентные волны происходит в точке (рис. 1.1).

зовые скорости волн.

Следовательно, разность фаз колебаний, возбуждаемых волнами в точке , будет равна

.

3