Hoofdstuk 26: fysische optica
Coherentie en incoherentie
Coherente lichtbronnen
o Faseverschil tussen twee golven blijft constant doorheen de tijd
Allemaal dezelfde golven
o Licht vertrekkende uit één lichtbron langs twee verschillende wegen
Zelfde puntbron kunnen uit fase geraken, maar hebben steeds zelfde
faseverschil
In punt waar twee golven samenkomen krijgen we interferentie
Destructieve interferentie
Constructieve interferentie
Beide golven heffen elkaar op
Destructief verkregen indien geometrisch weglengteverschil gelijk is
aan een oneven aantal halve golflengten
Incoherente lichtbronnen
o Lichtbronnen vertrekkende uit twee of meerdere lichtbronnen
o Geen interferentie waarneembaar (nooit interferentiepatronen mogelijk)
, Twee-spleten-experiment van Young
Aantonen van golfkarakter van licht
o Coherente lichtbron gaat door zeer kleine gaatjes in de muur en heel uitgebreid
patroon wordt waargenomen
Principe van Huygens
E bij voortplanting van een sferische,
Grootte van elektrische veldsterkte ⃗
elektromagnetische golf uit een puntbron in een homogeen, isotroop medium
A
E= sin ( ωtt−kr )
r
o Sferische golven uit lichtbron = transversale elektromagnetische golf
A 2π
o =¿ amplitude, k = golfgetal ( ), r = afstand tot de bron en kr = ∅ = faseverschil
r λ
bron
Bewegende golf → ωtt−kr
In bron vertrekt veld verder → fase verschuiving
Elke afstand golflengte geeft faseverschuiving van 2 π
Alle punten van een golffront kan men beschouwen als puntbronnen van golven die zich in
alle richtingen voortplanten met dezelfde snelheid
o Golffront = verbinding van alle golven in dezelfde fase
o Sferisch golffront wordt uitgestuurd
Experiment van Young
Gedeelte van licht van bron L gaat door de nauwe spleet S van scherm I
o Valt nadien in op twee nauwe spleten S1 en S2 in scherm II op afstand a van elkaar
Spleten gedragen zich als twee coherente lichtbronnen
Breedte van 0,1-0,2mm breed en liggen op 1mm van elkaar
Afstand scherm I en scherm II is gelegen tussen 20-100 cm
Op scherm III komen afwisselend heldere en donkere strepen
o Afstand d tussen scherm II en III is vaak ongeveer 1 m
Stel Licht L is monochromatisch (golflengte λ) en faseverschil tussen L1 en L2 = 0
→ constructieve interferentie in punten P n
→ S2Pn – S1Pn = nλ
O Pn
o Voor kleine hoeken θ (grote d) geldt: sin θ ≅ tan θ=
d
nλd
→ constructieve interferentie in punt Pn = OPn =
a
1 λd λd
o In punten Qn geldt: OQn = n+( )
2 a
= ( 2n+1 )
2a
In dit punt vinden we destructieve interferentie
Coherentie en incoherentie
Coherente lichtbronnen
o Faseverschil tussen twee golven blijft constant doorheen de tijd
Allemaal dezelfde golven
o Licht vertrekkende uit één lichtbron langs twee verschillende wegen
Zelfde puntbron kunnen uit fase geraken, maar hebben steeds zelfde
faseverschil
In punt waar twee golven samenkomen krijgen we interferentie
Destructieve interferentie
Constructieve interferentie
Beide golven heffen elkaar op
Destructief verkregen indien geometrisch weglengteverschil gelijk is
aan een oneven aantal halve golflengten
Incoherente lichtbronnen
o Lichtbronnen vertrekkende uit twee of meerdere lichtbronnen
o Geen interferentie waarneembaar (nooit interferentiepatronen mogelijk)
, Twee-spleten-experiment van Young
Aantonen van golfkarakter van licht
o Coherente lichtbron gaat door zeer kleine gaatjes in de muur en heel uitgebreid
patroon wordt waargenomen
Principe van Huygens
E bij voortplanting van een sferische,
Grootte van elektrische veldsterkte ⃗
elektromagnetische golf uit een puntbron in een homogeen, isotroop medium
A
E= sin ( ωtt−kr )
r
o Sferische golven uit lichtbron = transversale elektromagnetische golf
A 2π
o =¿ amplitude, k = golfgetal ( ), r = afstand tot de bron en kr = ∅ = faseverschil
r λ
bron
Bewegende golf → ωtt−kr
In bron vertrekt veld verder → fase verschuiving
Elke afstand golflengte geeft faseverschuiving van 2 π
Alle punten van een golffront kan men beschouwen als puntbronnen van golven die zich in
alle richtingen voortplanten met dezelfde snelheid
o Golffront = verbinding van alle golven in dezelfde fase
o Sferisch golffront wordt uitgestuurd
Experiment van Young
Gedeelte van licht van bron L gaat door de nauwe spleet S van scherm I
o Valt nadien in op twee nauwe spleten S1 en S2 in scherm II op afstand a van elkaar
Spleten gedragen zich als twee coherente lichtbronnen
Breedte van 0,1-0,2mm breed en liggen op 1mm van elkaar
Afstand scherm I en scherm II is gelegen tussen 20-100 cm
Op scherm III komen afwisselend heldere en donkere strepen
o Afstand d tussen scherm II en III is vaak ongeveer 1 m
Stel Licht L is monochromatisch (golflengte λ) en faseverschil tussen L1 en L2 = 0
→ constructieve interferentie in punten P n
→ S2Pn – S1Pn = nλ
O Pn
o Voor kleine hoeken θ (grote d) geldt: sin θ ≅ tan θ=
d
nλd
→ constructieve interferentie in punt Pn = OPn =
a
1 λd λd
o In punten Qn geldt: OQn = n+( )
2 a
= ( 2n+1 )
2a
In dit punt vinden we destructieve interferentie
