| 13986122 15360 8522 910 1 расстояние между ними, можнс создавать антенны с заданной диаграммой направленности. См. Излучение и приём радиоволн.
При распространении радиоволн И. р. возникает прежде всего из-за их отражения от поверхности Земли, в результате чего в каждую точку над Землёй приходят 2 волны - пришедшая прямо иотражённая, интерферирующие друг с другом (рис. 2). В связи с этим на диаграмме направленности приёмной антенны появляются дополнительные лепестки, числе к-рых тем больше, чем больше высота антенны над Землёй и чем меньше длина волны. При распространении средних и коротких радиоволн интерференция возникает в том случае, если в одну и ту же точку пространства попадают волны, идущие непосредственно от передатчика и отражённые от иносферы, или волны, отражённые разными участками ионосферы. Для ультракоротких радиоволн интерференция нередко получается за счёт прихода в данную точку волн, прошедших различные пути тропосфере, либо за счёт их отражения от местных предметов.
В радиотехнике во многих случаях возможно прямое измерение разности фаз интерферирующих колебаний, а так как в интерференционной картине распределение разностей фаз обусловлено взаимным расположением излучателя и приёмника, то их измерение может служить методом определения местоположения приёмника радиоволн относительно излучателя. На этом основан ряд фазовых радионавигационных систем.
В отличие от оптики, в радиотехнике возможно непосредственное измерение частоты излучаемых волн. Поэтому, исследуя интерференционную структуру поля двух передатчиков, можно измерять расстояние между ними. Наоборот, зная это расстояние, можно с высокой степенью точности определять скорость распространения радиоволн в данных условиях. Существует ряд интерференционных методов измерения расстояний и скорости радиоволн (см. Радиодальномер).
Лит.: Мигулин В. В., Интерференция радиоволн, "Успехи физических наук", 1947, т. 33, в. 3.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА, сложение световых волн, при к-ром обычно наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и тёмных полос вследствие нарушения принципа сложения ин-тенсивностей (см. Интерференция волн).
[1023-2-1.jpg]
Нек-рые явления И. с. наблюдались ещё И. Ньютоном, но не могли быть объяснены с точки зрения его корпускулярной теории (см. Свет, Оптика). Правильное объяснение И. с. как типично волнового явления было дано в нач. 19 в. T. Юнгом и О. Френелем.
И. с. возникает только в случае, если разность фаз постоянна во времени, т. е. волны когерентны (см. Когерентность). До создания лазеров когерентные световые пучки могли быть получены только путём разделения и последующего сведения лучей, исходящих из одного и того же источника света. При этом разность фаз этих колебаний постоянна и определяется только разностью путей, проходимых лучами, или разностью хода [1023-2-2.jpg]. Существует несколько способов создания когерентных пучков света. Напр., в опыте Френеля (рис. 1) два плоских зеркала I и II, образующих двугранный угол, близкий к 180°, дают два мнимых изображения S1 и S2 источника S. На экране AB получается светлая полоса при разности хода [1023-2-3.jpg]лучей S1M и S2M, равной чётному числу полуволн, и тёмная полоса - при [1023-2-4.jpg], равной нечётному числу полуволн. Другой способ был предложен Юнгом (рис. 2). Свет из отверстия S па-Рис. 2. Схема опыта Юнга.[1023-2-5.jpg]
дает на экран AB с двумя отверстиями (или щелями) S1 и S2. И. с. наблюдается на экране CD. Расстояние между соседними светлыми или тёмными интерференционными полосами[1023-2-6.jpg] , где[1023-2-7.jpg]- угол S1MS2, под к-рым сходятся интерферирующие лучи. В этих опытах И. с. наблюдается только при сложении волн, испущенных из одной и той же точки источника. Интерференционные полосы, соответствующие разным точкам источника, сдвинуты относительно друг друга, и при наложении интерференционные картины смазываются. Предельный размер источника, ещё дающего чёткую ин-терференц. картину, определяется соотношением[1023-2-9.jpg] , где [1023-2-10.jpg]-угол, под к-рым расходятся лучи из источника (напр., [1023-2-11.jpg]на рис. 2).
Рис. 3. Интерференция в плоскопараллельной пластинке.
[1023-2-8.jpg]
Это ограничение не имеет места в случае И. с., отражённого от двух поверхностей плоской или слабоклиновидной прозрачной пластинки (рис. 3). При этом между отражёнными лучами возникает разность хода [1023-2-12.jpg], где [1023-2-13.jpg]- толщина пластинки, n - её показатель преломления, [1023-2-14.jpg]- угол преломления. Добавочная разность хода [1023-2-15.jpg]возникает из-за различия сдвига фазы при отражении от верхней и нижней поверхностей пластинки. В строго плоскопараллельных пластинках (с точностью до долей [1023-2-16.jpg]) одинаковую разность хода будут иметь лучи, падающие на пластинку под одним и тем же углом [1023-2-17.jpg], а интерференционные полосы в этом случае наз. полосами равного наклона. Они локализованы в бесконечности, поэтому их можно наблюдать в главной фокальной плоскости линзы. В тонких пластинках переменной толщины линии максимумов и минимумов проходят по точкам, соответствующим равной толщине пластинки, и наз. полосами равной толщины. Они локализованы в плоскости пластинки. При этом данная интерференционная полоса в мо-нохроматич. свете вычерчивает линию,
[1023-2-18.jpg]
Рис. 4. Типичные случаи полос равной толщины.
соответствующую одной и той же толщине пластинки (рис. 4). Если свет не монохроматический, происходит наложение описанных картин для различных длин волн (между собой не интерферирующих); причём положения максимумов и минимумов смещены, поэтому в случае тонкой пластинки наблюдатель видит последовательность цветных полос. Этим явлением И. с. в тонких плёнках объясняются радужная окраска пятен масла или нефти на воде, цвета побежалости на закалённых металлах и др. И. с. в тонких плёнках играет большую роль при просветлении оптики, в интерференциаль-ных светофильтрах, в интерференциаль-ной микроскопии и др. И. с. в тонких плёнках изучается в оптике тонких слоев.
Возможность наблюдения И. с. зависит от степени монохроматичности света. В белом свете можно наблюдать только несколько интерференционных полос вблизи [1023-2-19.jpg], к-рые в этом случае окрашены, потому что положение максимумов и минимумов зависит от длины волны. Если из источника света выделена одна узкая спектральная линия, максим, разность хода [1023-2-20.jpg]может достигать неск. десятков см. Чёткие интерференционные полосы ещё можно наблюдать при [1023-2-21.jpg], где [1023-2-22.jpg]- ширина спектра. [1023-2-23.jpg]можно связать со временем [1023-2-24.jpg], в течение к-рого фаза волны не сбивается, т. е. излучается волна в виде отрезка синусоиды ("цуг волн"). При этом [1023-2-25.jpg]оказывается равной длине цуга: [1023-2-26.jpg](с - скорость света), что поясняет невозможность И. с. при [1023-2-27.jpg]т. к. соответствующие цуги в двух интерферирующих пучках перестают перекрываться друг другом.
Ограничения размеров источника в приведённых выше опытах снимаются, если источником света служит излучение лазера, к-рое обладает пространственной когерентностью, и И. с. может наблюдаться при сложении волн, испускаемых разными точками источника. Высокая монохроматичность лазерного излучения позволяет наблюдать И. с. при огромной разности хода.
При очень малых интенсивностях света, когда при помощи чувствит. приёмников регистрируются отдельные фотоны, И. с. проявляется как статистич. явление. Среднее число квантов, попавших на тот или другой участок экрана в течение определенного времени, даёт такое же распределение интенсивности, что и при обычном способе наблюдения. Это находится в полном соответствии с квантовой теорией, согласно к-рой И. с. происходит не в результате сложения разных фотонов, а в результате "интерференции фотона самого с собой".
И. с. имеет самое широкое применение для измерения длины волны излучения, исследования тонкой структуры спектральной линии, определения плотности, показателей преломления и дисперсионных свойств веществ, для измерения углов, линейных размеров деталей в длинах световой волны, для контроля качества оптич. систем и мн. другого. На использовании И. с. основано действие интерферометров и интерференционных спектроскопов; метод голографии также основан на И. с.
Важный случай И. с.- интерференция поляризованных лучей (см. Поляризация света). В общем случае, когда складываются две различно поляризованные когерентные световые волны, происходит векторное сложение их амплитуд, что приводит к эллиптич. поляризации. Это явление наблюдается, напр., при прохождении линейно поляризованного света через анизотропные Среды. Попадая в такую среду, линейно поляризованный луч разделяется на 2 когерентных, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча. Вследствие различного состояния поляризации скорость их распространения в этой среде различна и между ними возникает разность фаз [1023-2-28.jpg], зависящая от расстояния, пройденного в веществе. Величина [1023-2-29.jpg]будет определять состояние эллиптич. поляризации; в частности, при[1023-2-30.jpg], равной целому числу полуволн, поляризация будет линейной.
Интерференцию поляризованных лучей широко используют в кристаллооптике для определения структуры и ориентации осей кристалла, в минералогии для определения минералов и горных пород, для обнаружения и исследования напряжений и деформаций в твёрдых телах, для создания особо узкополосных светофильтров и др.
Лит.: Лавдсберг Г. С., Оптика, 4 изд., M., 1957 (Общий курс физики, т. 3) Вавилов С. И., Микроструктура света ч. 2, M., 1950; Борн M., Вольф Э. Основы оптики, пер. с англ., M., 1970 M. Д. Галанин
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СКВАЖИН, взаимодействие работающих нефтяных, газовых или водяных скважин, пробурённых с поверхности на один продуктивный пласт или на разные, но гидродинамически связанные друг с другом пласты. И. с. обусловлена тем, что нефть, газ, вода подвижны, а поры продуктивных пластов, в к-рых они содержатся, связаны в единую систему поровых каналов и трещин. При этом скважины одинакового назначения "мешают" друг другу, перехватывая притекающую к ним жидкость (или газ). В результате дебит каждой из неск. работающих скважин всегда меньше дебита единичной скважины при прочих равных условиях. Этот факт обусловливает принципиальную особенность разработки месторождений жидких (газообразных) полезных ископаемых: все эксплуатационные нефтяные (газовые или водяные) скважины рассматриваются только в совокупности - в их взаимодействии в общем технологич. процессе разработки. Законы И.с. изучаются спец. наукой о фильтрации - подземной газогидродинамикой.
ИНТЕРФЕРОМЕТР, измерительный прибор, в к-ром используется интерференция волн. Существуют И. для звуковых и для электромагнитных волн: оптических (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволн различной длины. Применяются И.
весьма широко. Так, акустич. И. и радиоинтерферометры используются для измерения скорости распространения волн (акустических и радио), для измерения расстояний между двумя излучателями волн или между излучателем и отражающим телом, т. е. применяются как дальномеры. Наибольшее распространение получили оптич. И., о к-рых пойдёт речь ниже. Они применяются для измерения длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин, угловых размеров звёзд и пр., для контроля качества оптич. деталей и их поверхностей, для контроля чистоты обработки металлич. поверхностей и пр.
Принцип действия всех И. одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн и тем, какая величина непосредственно измеряется. Пучок света с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее число когерентных пучков (см.Когерентность), к-рые проходят различные оптич, пути, а затем сводятся вместе. В месте схождения пучков наблюдается интерференционная картина (см. Интерференция света), вид к-рой, т. е. форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов, зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, разности их оптич. путей (оптич. разности хода), относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света.
Методы получения когерентных пучков в И. очень разнообразны, поэтому существует большое число различных конструкций И. По числу интерферирующих пучков света оптич. И. можно разбить на многолучевые и двухлучевые.
Примером двухлучевого И. может служить И. Майкельсона (рис. 1). Параллельный пучок света источника L, попадая на полупрозрачную пластинку Pt, разделяется на пучки 1 и 2. После отражения от зеркал M1 и M2 и повторного прохождения через пластинку P1 оба пучка попадают в объектив O2, в фокальной плоскости D к-рого они интерферируют. Оптическая разность хода [1023-2-32.jpg], где l - расстояние между зеркалом M2 и мнимым изображением M1' зеркала M1 в пластинке P1. T. о., наблюдаемая интерференц. картина эквивалентна интерференции в воздушной пластинке толщиной l. Если зеркало M1 расположено так, что M1' и M2 параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива О2 и имеющие форму концентрич. колец. Если же M2 и M2' образуют воздушный клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина [1023-2-33.jpg]и представляющие собой параллельные линии.
Рис. 1. Схема интерферометра Майкельсона (P2 - пластинка, компенсирующая дополнительную разность хода, появляющуюся за счёт того, что луч 1 проходит дважды через пластинку P1).
[1023-2-31.jpg]
И. Майкельсона широко используется в физич. измерениях и технич. приборах. С его помощью впервые была измерена абс. величина длины волны света, доказана независимость скорости света от движения Земли (см. Майкельсона опыт). Перемещая одно из зеркал И. Майкельсона, получают возможность плавно изменять [1023-2-34.jpg], а зависимость интенсивности центр, пятна от [1023-2-35.jpg], в свою очередь, дает возможность анализировать спектр, состав падающего излучения с разрешением [1023-2-36.jpg]см-1. На этом принципе построены Фурье-спектрометры (см. Фурье-спектроскопия), применяющиеся для длинноволновой инфракрасной области спектра (50-1000 мкм) при решении задач физики твёрдого тела, органич. химии и химии полимеров, диагностики плазмы. Впервые получено разрешение ~ 0,005 см-1 в диапазоне длин волн 0,8-3,5 мкм на Фурье-спект-рометре, разность хода в к-ром контролировалась и измерялась с помощью гелий-неонового газового лазера.
[1023-2-37.jpg]
Рис. 2. а - схема интерферометра Кёстер-са (обозначения те же, что в интерферометре Майкельсона; А - диспергирующая призма, К - концевая мера, S1 - щель монохроматора); б - вид интерференционной картины.
Сочетание И. Майкельсона и призмен-ного монохроматора (рис. 2,а) - компаратор интерференционный Кёстерса- применяется для абс. и относит, измерений длин концевых мер (измерит, плиток) сравнением их с длиной волны света или между собой с точностью[1023-2-38.jpg] , а сочетание его с лазером (при стабилиза |
