Понять это явление можно с помощью неслож­ных математических расчетов (см. рис. 22). Вся­кое гармоническое колебание с длиной волны l и периодом колебания Т, которое распростра­няется от щели S₁ к М, можно записать в виде формулы:

Следовательно, световая волна, приходящая от щели S₂ в точку М₁, это:

Складываясь в точке М₁, колебания s₁ и s₂ да­дут результирующее колебание:

Амплитуда колебания А будет равна

Освещенность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний. В точке М она равна

Наибольшие значения освещенности будут, когда

Определив положение, например, третьего максимума, когда т — 2, и вычислив величину d₂-d₁ мы можем найти по этой формуле длину волны света, излучаемого лазером.

Почему же два даже очень малых накаленных тела не дают интерференционную картину? Это объясняется тем, что излучаемые такими делами электромагнитные волны никак нельзя предста­вить в виде синусоидальной (гармонической) волны. Свет излучается атомами таких источ­ников хаотически, или, как говорят, с перемен­ной фазой, и интенсивности отдельных излуче­ний просто складываются. Поэтому на экране и нет интерференционной картины. Квантовый же генератор дает колебания гармонические с постоянной разностью фаз. Такие колебания называются когерентными.

Но интерференция была изучена задолго до появления лазеров с помощью обычных источ­ников света. Для этого французский физик Фре­нель соорудил изящные оптические системы: зеркало и бипризму Френеля. В его опытах ис­пользовались два изображения одного и того же источника света.

Интерференционные методы исследования позволяют измерять длину волны с необычай­ной точностью. Интерферометр — специальный прибор, сконструированный на основании зако­нов о сложении световых колебаний,— позво­лил определить длину волны оранжевой линии криптона-86 до восьмого знака, т. е. до одной десятимиллионной доли микрона. Длина эта равна 0,60578021 мк. Она принята в 1960 г. на международной XI Генеральной конференции по мерам и весам за эталон длины (см. ст. «Все­му миру одну меру»).

СВЕТ ОГИБАЕТ ПРЕДМЕТЫ

В 1818 г. в Париже на одном из заседаний французской Академии наук рассматривался мемуар (так назывались доклады ученых, представляе­мые в академию) Френеля. В докладе Френеля была изложена теория, которая объясняла прямолиней­ное распространение света, исходя из предполо­жения, что свет — это волны. Известный ученый Пуассон, присутствовавший на заседании, сра­зу же указал на ошибочность рассуждений Фре­неля. Ведь из них следовало, что если перед очень небольшим источником света поставить не­прозрачный экран с весьма ровными краями, то в центре тени от экрана, в точке Б, появит­ся светлое пятно. Это, по мнению Пуассона, про­тиворечило здравому смыслу. Тотчас же перед членами Академии был поставлен опыт (рис. 24). К удивлению ученых, в центре теневого круга появилось светлое пятнышко.

Проследим за рассуждениями Френеля (см. рис. 25). В точке А, центре сферы, находится точечный источник света. Световые волны от него дойдут одновременно до каждой точки поверхности сферы S. Действие источника А можно заменить действием воображаемых источников света, на-

Рис. 24.

186