4640480704

ROZWIĄZANIE:

Tutaj kluczowe dla odpowiedzi jest O—nr porównanie efektywnej różnicy faz obu fal z różnicami faz, jakie prowadzą do interferencji konstruktywnej i destruktywnej. W naszym przypadku efektywna różnica faz odpowiadająca 0,84 długości fali mieści się między 0.5 długości fali (interferencja w pełni destruktywna albo ciemność w punkcie spotkania), a 1 długością fali (interferencja w pełni konstruktywna albo najjaśniejszy możliwy obraz w punkcie spotkania) i jest bliższa tej drugiej skrajnej wartości. Oczekujemy zatem, że w wyniku interferencji naszych fal powstanie na ekranie stosunkowo jasny punkt.

^/sprawdzian 2 .* Fale świetlne odpowiadające promieniom na rysunku 36.3 mają laką samą długość fali oraz amplitudę i początkowo są zgodne w fazie, a) Który z dwóch ośrodków ma większy współczynnik załamania światła, jeżeli wiadomo, że w warstwie ośrodka górnego mieści się 7,6 długości fali, a w warstwie ośrodka dolnego (o tej samej grubości) mieści się ich 5,5? b) Jeżeli kierunki obu promieni tworzą niewielki kąt. to czy po spotkaniu we wspólnym punkcie na odległym ekranie i po interferencji promieni w tym punkcie zaobserwujemy najsilniejsze możliwe rozjaśnienie, czy też będzie to umiarkowane oświetlenie, bądź też obraz będzie stosunkowo ciemny, lub też dojdzie do całkowitego wygaszenia promieni?

*

36.3. Dyfrakcja

Rys. 36.4. Ugięcie (dyfrakcja) fal rozchodzących się po powierzchni wody w zbiorniku. Fale są wytwarzane przez drgającą łopatkę po lewej stronic. Przemieszczając się stopniowo od lewej strony na prawą, wydostają się przez otwór w barierze i rozchodzą się po całej powierzchni wody poza barierą

W następnym paragrafie będziemy omawiali doświadczenie, w którym po raz pierwszy wykazano, że światło jest falą. Żeby jednak przygotować się do dyskusji tego doświadczenia, musimy wprowadzić pojęcie dyfrakcji fali, a więc zjawiska, któremu w całości poświęcony jest rozdział 37. Jego istota jest następująca: Jeżeli fala napotyka na swej drodze przeszkodę, w której znajduje się otwór o rozmiarach zbliżonych do długości fali. to ta część fali, która przechodzi przez otwór, będzie się rozprzestrzeniać — będzie ulegać ugięciu (dyfrakcji) — w całym obszarze poza przeszkodą. Takie rozprzestrzenianie się w obszar poza barierą jest zgodne z rozchodzeniem się elementarnych fal w konstrukcji Huygensa na rysunku 36.1. Dyfrakcji ulegają fale wszystkich rodzajów, a nie tylko falc świetlne; na zdjęciu 36.4 pokazano ugięcie fal rozchodzących się na powierzchni wody w płytkim zbiorniku.

Na rysunku 36.5a zilustrowano schematycznie przypadek padającej fali płaskiej o długości fali a, która napotyka szczelinę o szerokości a = 6ż, (o wysokości zorientowanej prostopadle do powierzchni kartki). Fala ugina się i rozprzestrzenia w obszar po drugiej stronie szczeliny. Na rysunkach 36.5b (szczelina o szerokości a = 3X) oraz 36.5c (a = 1.5A) zilustrowano główną cechę zjawiska dyfrakcji: im węższa jest szczelina, tym silniejsze jest ugięcie fali.

Dyfrakcja stanowi ograniczenie optyki geometrycznej, w której falę elektromagnetyczną reprezentujemy jako promień świetlny. Jeśli rzeczywiście próbujemy wytworzyć promień świetlny, przepuszczając światło przez wąską szczelinę albo przez serię wąskich szczelin, to nasze wysiłki zawsze niweczy dyfrakcja, ponieważ zawsze wywołuje ona rozprzestrzenianie się światła w cały obszar poza szczeliną. Im węższa jest szczelina (którą posługujemy się w nadziei uzyskania węższej wiązki światła), tym większy jest obszar ugięcia. Prawa optyki geometrycznej są spełniane tylko wtedy, gdy szczeliny albo inne przesłony, które są umieszczane na drodze światła, nie mają rozmiarów porównywalnych lub mniejszych od długości fali świetlnej.

80    36. Interferencja