Решён
Восстановится ли интерференционная картина?

Сергей Волков Физика
2.7k
3

Задача по оптике, 3 курс. Дана установка для наблюдения интерференции от двух щелей (опыт Юнга). Если одну из щелей закрыть тонкой стеклянной пластинкой толщиной d с показателем преломления n, сместится ли интерференционная картина? И если пластинку потом убрать, восстановится ли картина в прежнем виде?

Я думаю что при установке пластинки картина сместится из за разности хода, а после снятия вернется обратно. Но преподаватель намекнул что все не так просто и есть нюанс. Не могу понять какой.

Помогите разобраться, экзамен через неделю.

Решение
18
Участник • 4 ответа

Ты прав в основном, но нюанс скорее всего вот в чем.

Когда ставишь пластинку, оптическая длина пути через одну щель увеличивается на (n-1)*d. Картина смещается. Тут все просто и ты это понимаешь.

Когда убираешь пластинку, картина возвращается. НО. Вот нюанс: картина восстановится полностью только при идеально когерентном источнике.

Если источник не идеально монохроматический (а в реальности он никогда не идеален), пластинка вносит дополнительную разность хода, которая может превысить длину когерентности источника. В этом случае контрастность (видность) полос падает. Полосы размываются.

Математически: длина когерентности L_c = lambda^2 / delta_lambda. Если дополнительная разность хода Delta = (n-1)*d > L_c, интерференционная картина исчезает вообще, даже при двух открытых щелях с пластинкой.

После снятия пластинки картина восстанавливается полностью, потому что оптические пути снова становятся симметричными и разность хода определяется только геометрией установки.

Так что ответ:

  • С пластинкой: картина смещается + может потерять контрастность (зависит от толщины пластинки и когерентности источника)
  • Без пластинки: полное восстановление

Преподаватель скорее всего ждет от тебя рассуждение про длину когерентности и реальные источники.

Аватар Сергей Волков

Длина когерентности! Точно! Мы это проходили на прошлой лекции, а я не связал. Спасибо огромное, теперь понятно на что преподаватель намекал

7
Эксперт • 5 ответов

Еще один момент который стоит упомянуть на экзамене: если пластинка неидеальная (с неоднородностями, царапинами, неравномерной толщиной), она вносит случайные фазовые искажения в волновой фронт. В этом случае пучок из одной щели становится частично некогерентным сам с собой, и полосы размываются не из за длины когерентности источника, а из за качества пластинки.

Но для типовой экзаменационной задачи обычно подразумевается идеальная плоскопараллельная пластинка, так что основной нюанс именно в длине когерентности, как написали выше.

4
Участник • 2 ответа

Посмотри лекцию Савельева, том 4, глава про интерференцию. Там эта задача разобрана с картинками. Или на ютубе канал "Павел Виктор", у него есть ролик именно про опыт Юнга с пластинкой, минут 15, все разжевано.

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.