WO · Waves and optics

GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · Тема 3

3.1

Волны и оптика

Две отдельные яркие волны могут погасить друг друга в точке, если их фазы противоположны.

Предварительные требования: 16, 17, 18, 31, 32, 33.

Анализ суперпозиции волн и интерференции
Применение дифракции, поляризации и оптического изображения
Связь фазы, частоты и дисперсии

English	Русский
coherence/kəʊˈhɪərəns/	когерентность
diffraction/dɪˈfrækʃn/	дифракция
phase difference/feɪz ˈdɪfrəns/	разность фаз

3.2

Выбрать систему и модель

Сложите амплитуды волн, затем вычислите интенсивность. Интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды для той же среды.

3.3

Использовать управляющее соотношение

Разность хода вызывает разность фаз 2πΔ/λ. Для когерентных источников необходима стабильная относительная фаза.

3.4

Применить условия

Для одной щели минимумы удовлетворяют условию a sin θ=mλ для ненулевых целых m. Двойная щель имеет иное условие интерференции.

3.5

Проверьте вывод

Геометрическая оптика требует установленной системы знаков. Волновые эффекты значимы, когда апертуры сопоставимы с длиной волны.

3.6

Разобранный метод

Когерентные волны имеют стабильную разность фаз. Складывайте амплитуды перед возведением в квадрат.

$$I=I_1+I_2+2\sqrt{I_1I_2}\cos\delta.$$

При равных индивидуальных интенсивностях I0 и разности хода в четверть длины волны,

$$\delta=2\pi\Delta/\lambda=2\pi(\lambda/4)/\lambda=\pi/2.$$

$$I=2I_0(1+\cos\delta)=2I_0(1+\cos(\pi/2))=2I_0.$$

Это не является ни максимумом, ни минимумом. Случайная относительная фаза устраняет перекрестное слагаемое при длительном усреднении; стабильная когерентность — это физическое условие, а не условность чертежа.