Интерференция, дифракция, когерентность
В этой части книги рассказано о физических явлениях, обусловленных волновой природой света.
Два световых пучка, складываясь, могут образовывать темноту! Это удивительное явление, открытое Юнгом в 1801 году, получило название интерференции света. Объяснить интерференцию удается только на основе представления о свете как о волне. Так, задолго до открытия электромагнитной природы света было установлено, что свет представляет собой волну.
Способность интерферировать называют когерентностью света. Однако не всякий свет является когерентным. Например, свет лазера когерентен, а свет Солнца — нет. С точки зрения структуры света, когерентность — это близость света к идеальной гармонической волне.
Дифракция — это огибание световой волной препятствия, находящегося на ее пути. Одно из проявлений дифракции — так называемое “пятно Пуассона” — светлая точка в центре области геометрической тени, наблюдаемая при освещении непрозрачного диска когерентной световой волной. Другой пример — дифракция лазерного луча на дифракционной решетке (системе щелей в непрозрачном экране), когда прошедший свет образует яркий “веер” лучей, распространяющихся в различных направлениях.
Интерференция, дифракция, когерентность света чрезвычайно важны в таких процессах как передача оптической энергии на расстояние, концентрация светового поля в пространстве, формирование оптического изображения. На основе интерференции работают оптические приборы, позволяющие анализировать спектральный состав света — дифракционные решетки и многолучевые интерферометры. Эти же приборы позволяют очень точно измерить длину световой волны. Дифракция рентгеновских лучей позволяет исследовать структуру кристаллов и сложных молекул.
Ясное понимание физики интерференции и дифракции света позволило реализовать новый способ записи световых полей — голографию. Принципиальное отличие этого способа от фотографической регистрации состоит в том, что записывается не само световое поле, отраженное объектом, а картина интерференции этого поля с когерентной опорной световой волной. При этом удается сохранить информацию не только о пространственном распределении интенсивности света, но и о распределении фазы колебаний в световом поле. Практическая голография стала возможной после создания источника когерентного оптического излучения — лазера.
