Studiul interferenței luminii cu dispozitul Young

I. Scopul lucrarii.

Studiul interferenței luminii, determinarea lungimii de undă a unei radiații luminoase cvasimonocromatice.

II. Teoria lucrarii.

Fenomenul de interferență constă în suprapunerea a două sau mai multe unde coerente. În optică, acesta se materializează prin apariția unui sistem de franje luminoase și întunecate Dacă se efectuează experiența lui Young cu lumină albă pe ecran se obține o franjă centrală albă însoțită de ambele părți de franje colorate începând cu violet și terminând cu roșu (spectrul luminii albe incidente). Radiațiile cu lungimi de undă diferite nu interferă între ele. Fiecare radiație monocromatică determină apariția unui sistem propriu de franje, interfranjele depinzând de lungimea de undă. Se consideră două unde electromagnetice, monocromatice, plane, caracterizate prin aceeași frecvență unghiulară ω și același vector de undă k = 2π/λ.Intensitățile cîmpului electric al celor două unde variază în timp și spațiu conform relațiilor: E1=E01*eiψ1=> E=01ei( kr1-ωt+ψ01) , E2=E02* eiψ2 =E02*ei(kr-ωt+ψ02) unde E01 și E02 sînt amplitudinile constante, iar ϕ1 și ϕ2 sunt fazele undelor Daca deferenta de faza Δψ= ψ2-ψ1 raman constante in timp, atunci acestea sunt coerenteCa rezultat al suprapunerii celor două unde se obține o undă rezultantă caracterizată prin intensitatea cîmpului electric: E2= E201 + E202 +2 E01*E02cos[k(r2-r1 ) + (ψ2-ψ1)]= E201 + E202 +2 E01*E02cos(kΔr + Δψ) Din teoria electromagnetismului se știe că intensitatea I a unei unde, măsurată eventual în W/m2 , este proporțională cu pătratul amplitudinii intensității cîmpului electric. Rezultă că intensitatea undei rezultante va fi: I≈ E2= E201 + E202 +2 E01*E02cos(kΔr + Δψ) 2E01*E02cos(kΔr + Δψ) se numește termen de interferență.

Imin≈(E01-E02)2

Imax≈((E01+E02)2

Observatie!!!

Una dintre cele mai vechi demonstrații ale faptului că lumina poate produce efecte de interferență a fost făcută în 1800 de către savantul englez Thomas Young.

Lumina monocromatică, provenind de la fanta îngustă S0 este împărțită în două cu ajutorul unui ecran în care sînt practicate două fante dreptunghiulare, înguste, foarte apropiate, S1 și S2. Conform principiului lui Huygens, de la fanta S0 pornesc unde cilindrice, care ajung la fantele S1 și S2în același timp. Apoi, de la fiecare fantă, va porni cate un tren de unde Huygens; deci fantele se comportă ca surse coerente.