Приглашаем посетить сайт
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ света, проявляется в нарушении правила сложения интенсив-ностей при встрече двух пучков, выходящих из одной и той же светящейся точки. Два световых пучка, распространяющихся от разных светящихся точек, при встрече всегда усиливают друг друга, их интенсивности складываются (принцип суперпозиции интейсивностей). Наоборот, если заставить пересечься (при помощи зеркал, призм, линз и пр.) два луча, выходящие по разным направлениям.из одной светящейся точки, то при встрече в некоторых местах лучи будут взаимно ослабляться, а в соседних ненормально усиливаться. Если пересекаются лучи одинаковой интенсивности, то в одних точках они пол
--ностью тушат друг друга, а в соседних создают интенсивность вчетверо большую, чем интенсивность каждого из слагаемых лучей. Лучи, способные интерферировать, называются ко герент-н ы м й. И. вполне объясняется волновой теорией света: волн может случиться
РИС. 1.
при встрече двух что гребень одной волны наложится на углубление другой и волны ослабят одна другую (рисунок 1); наоборот, при совпадении гребней волны усилятся, амплитуда станет удвоенной, а интенсивность (пропорциональная квадрату амплитуды) учетверится. Два разных атома излучают волны независимо один от другого отдельными импульсами. Если в данный момент в какой-нибудь точке волны от двух независимых атомов имеют такую разность хода, что усиливают друг друга, то в другой момент они будут взаимно ослабляться; поэтому в среднем никакой И. не получится. Наоборот, два луча, соответствующие одной и той же волне одного и того я-се атома, во все время опыта будут перекрещиваться при одной и той же разности хода и следовательно дадут отчетливую И. В области звуковых и радиотелеграфных волн можно добиться, чтобы два источника (напр. два камертона или две антенны) излучали волны все время с одной и той же разностью фаз. В этом случае волны от двух разных источников будут давать И., т. е. будут когерентными. Существенное' отличие света состоит в том, что два первично излучающих атома не могут давать когерентных волн. - Явлениями И. обусловлены цвета тонких пленок (мыльные пузыри, нефть на воде), а также т.н. Ньютоновы кольца, наблюдаемые при прохождении света через тончайшие слои воздуха между пластинкой зеркального стекла и слабо выпуклой линзой; тем же объясняется происхождение цветных полос, наблюдаемых при прижатии покровного стекла в счетных камерах для крови. Если в области, где происхо- «13 дит И., поместить фотографическую пластинку, белый экран, или наблюдать эту область через соответствующий окуляр, то обнаружатся перемежающиеся светлые и темные полосы, кольца или пятна (в зависимости от примененной установки). На рисунке 2 изображена схема простого интерференционного опыта. Волна от светящейся точки S проходит через две щели о и Ь к линзе, которая собирает лучи в р. В случае освещения однородным (монохроматическим) светом, в р возникают резкие полосы интерференции. Светлые полосы находятся на тех местах, где разность хода интерферирующих волн равна целому числу волн (т. е. четному числу полуволн); темные- там, где разность хода равна нечетному числу полуволн (т. е. гребни одной волны совпадают с углублениями другой). Расстояние между полосами зависит от длины волны I и отугла, под которым лучи сходятся: чем меньше А и угол схождения, тем шире расставлены полосы. Интерференционная картина показывает, какова разность хода в разных точках наблюдаемой плоскости. Если по какой-либо причине разность хода встречающихся волн изменится, то полосы И. сместятся; при изменении разности хода на s темная полоса заменится светлой и обратно. Т. о. в интерференционной кар-' тине мы имеем чрезвычайно чувствительное средство для обнаружения ничтожных изменений разности хода, и на этом основаны многочисленные применения И.-Разность хода зависит от след. причин: 1) от геометрического расположения установки, 2) от показателя преломления среды, в к-рой распространяется свет, и 3) от длины волны I. Интерферометр ы - приборы, в которых изменения картины И. применяют- ся для количественных измерений. Соответственно трем указанным причинам, изменяющим разность хода, интерферометры также могут быть разделены на три группы: 1) приборы для измерения длины, наклона, качества шлифовки оптических систем и т.п.; 2) интерференционные рефрактометры; 3) интерференционные спектроскопы. За последнее время интерференционные рефрактометры начинают часто применяться в области физиологии, медицины и санитарии. Чувствительность интерференционных рефрактометров при надлежащей конструкции может в сотни раз превышать чувствительность наиболее совершенных рефрактометров, построенных по принципу полного внутреннего отражения. На рис. 3 приведена схема интерференционного рефрактометра Леве (L6ve), изготовляемого с разными видоизменениями оптическими фирмами (в частности у Цейса) и часто применяемого при хим. и биол. исследованиях. Как видно из рис. 3 В, свет от коллиматора со щелью проходит далее через две щели; таким образ. получаются два когерентных пучка. Лучи встречают далее на своем пути двойную камеру К. Одно отделение камеры может быть пустым или наполнено воздухом или водой, во второе отделение помещают исследуемый газ или жидкость. Когерентные .лучи, пройдя каждый через свою камеру, встречают затем две компенсационные плоско-параллельные пластинки, из которых одна-Рг-неподвижна, а другая может слегка поворачиваться при помощи особого рычага с прецизионным винтом. Поворот Р2, как ясно из рисунка ЗС, увеличивает толщу стекла, проходимого светом, а следовательно и разность хода. Двойная камера К занимает только половину поля зрения (рисунок ЗА), в другой половине оба луча проходят прямо в воздухе. Рефрактометр "lEEEJj '~~Ty~"'£~:.:".f-A
имеет окуляр с пятидесятикратным увеличением. Для повышения яркости картины передняя окулярная линза делается цилиндрической, она укорачивает интерференционные полосы, возникающие в месте встречи лучей. Если в обоих отделениях камеры К находится тело с одинаковым показателем преломления, то полосы в верхней и нижней части поля зрения (рисунок 3JD) расположены одинаково. Достаточно однако ничтожного изменения показателя преломления в одном из сосудов, чтобы полосы сместились или совсем ушли из поля зрения. Для восстановления нормального положения достаточно несколько повернуть пластинку Р2. Угол поворота, отсчитываемый на барабане, соединяемом с винтом, служит мерой показателя преломления. Интерферометр Леве изготовляется в портативной форме.-Интерферометрия дает весьма удобный и быстрый способ для обнаружения малейших изменений в составе того или иного газа или жидкости. Поэтому она нашла применение например для постоянного контроля состава воздуха в шахтах или на производстве. Гирш (Hirsch) применил интерферометрию для обнаружения расщепления белков при реакции Абдергальдена. В последнее время интерферометрия предложена вместо простой рефрактометрии для определения белков в сыворотке.
Лит.: Майкельсон А., Световые волны и их применение, Одесса, 1912; он же. Исследования по оптике, М.-Л., 1929; Хвольсон О., Курс физики, т. II, Берлин, 1923 (литература); В е г 1 Е. u. Ranis L., Die Anwendung der Interferometrie in Wissenschaft und Technik, В., 1928; Hirsch P., Das Interferometer und seine Anwendung zur Unter-suchung von Gasen und Fliissigkeiten (Handbueh der biologischen Arbeitsmethoden, hrsg. v. E. Abderhalden, Abt. 2, T. 1, В.-Wien, 1925); Hirsch P., Fer-mentstudien, Jena, 1917; К i о n k a H., Der Alkohol-gehalt d. menschl. Blutes, Jena, 1927.