หน่วยที่ 6 การแทรกสอดของคลื่นแสง หน่วยที่ 6 การแทรกสอดของคลื่นแสง ตอนที่ 6.1 การแทรกสอดของคลื่นแสงจากแหล่งกำเนิดแสง 2 แหล่ง เงื่อนไขของการแทรกสอด การทดลองของยัง การแทรกสอดโดยการสะท้อนจากฟิล์มบาง ตอนที่ 6.2 การแทรกสอดที่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสงหลายแหล่ง การบวกเฟเซอร์ของคลื่น ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว 3 ช่อง ริ้วแทรกสอดที่เกิดจากช่องเล็กยาว N ช่อง

เงื่อนไขของการแทรกสอด 1. แหล่งกำเนิดแสงเป็นแหล่งกำเนิดอาพันธ์ (Coherent source) -ความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างแหล่งกำเนิดแสงทั้งหมดมีค่าคงที 2. แหล่งกำเนิดแสง เป็นแสงที่มีความยาวคลื่น (Wavelength) เดียว  -(Monochromatic) หรือความถี่เดียว 3. การรวมกันของคลื่นเป็นแบบการซ้อนทับกัน (Superposition)

จะเห็นว่า เฟส 0 กับ 2 คลื่นจะมีลักษณะเดียวกัน เฟส คือ อะไร จะเห็นว่า เฟส 0 กับ 2 คลื่นจะมีลักษณะเดียวกัน จึงไม่สามารถทราบได้ว่า เฟส ของคลื่นเริ่มที่ใด สิ่งสำคัญคือให้พิจารณาความต่างเฟส ระหว่างคลื่นทั้งสอง http://www.isvr.soton.ac.uk/SPCG/Tutorial/Tutorial/Tutorial_files/Web-basics-nature.htm

การรวมคลื่น เฟส ของคลื่นตรงกัน แอมพลิจูดเพิ่มขึ้น “เสริมกัน” http://www.isvr.soton.ac.uk/SPCG/Tutorial/Tutorial/Tutorial_files/Web-basics-nature.htm

แอมพลิจูดรวมเป็นศูนย์ “หักล้างกันหมด” การรวมคลื่น เฟส ต่างกัน 180° แอมพลิจูดรวมเป็นศูนย์ “หักล้างกันหมด” http://www.isvr.soton.ac.uk/SPCG/Tutorial/Tutorial/Tutorial_files/Web-basics-nature.htm

สรุปการแทรกสอด สิ่งสำคัญคือ ผลต่างเฟส ของคลื่นที่เกิดการแทรกสอดกัน ถ้าเฟสตรงกันหรือต่างกัน เกิดการแทรกสอดแบบเสริมกัน ถ้าเฟสต่างกัน จะเกิดการแทรกสอดแบบหักล้างกัน เฟสของคลื่นอาจจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาได้ แต่ผลต่างของเฟสจะต้องคงที่ตลอดเวลา (coherent = แหล่งกำเนิดอาพันธ์) ผลต่างเฟส ********* ผลต่างของระยะทางคลื่นเคลื่อนที่

การทดลองแบบสลิตคู่ของยัง (Young’s double-slit experiment)

การทดลองแบบสลิตคู่ของยัง การแทรกสอดบนฉากรับ

การรวมกันของคลื่นบนฉากรับ มืด 0 สว่าง สว่าง ทำไมเฟสต่างกัน??? ผลต่างเฟส

m = 1 m = 0   Path difference :    

    m = 2 m = 1   m = 1   m = 0   m = 0 m = -1   m = -1   m = -2

การแทรกสอดของแถบสว่าง     ฉากรับ   d   y = 0 L >> d      

การแทรกสอดของแถบมืด     ฉากรับ     d   y = 0 L >> d      

ตัวอย่าง: d L >> d ฉากรับ d = 0.1 mm และ L = 50 cm สำหรับ  = 400 nm และ  = 700 nm ฉากรับ ก. การแทรกสอดของแถบสว่างอันดับแรกของความยาวคลื่นทั้งสองมีระยะห่างเท่าไร? m = 1 สำหรับแถบสว่าง     m = 1 d   L >> d ระยะห่างระหว่างแถบสว่างของความยาวคลื่นทั้งสองมีค่า = 1.5 mm ข. การแทรกสอดของแถบสว่างอันดับที่สองของความยาวคลื่นทั้งสองมีระยะห่างเท่าไร ? ค. การแทรกสอดของแถบมืดอันแรกของความยาวคลื่นทั้งสองมีระยะห่างเท่าไร ?

การกระจายความเข้มแสงจากการแทรกสอด ที่จุด P

การกระจายความเข้มแสงจากการแทรกสอด                  

การกระจายความเข้มแสงจากการแทรกสอด  

การรวมคลื่นด้วยแผนภาพเฟเซอร์    

    x          

วิธีเขียนแผนภาพเฟเซอร์      

  and          

  and          

การแทรกสอดจากสลิต 3 ช่อง

การเปลี่ยนเฟสเนื่องจากการสะท้อน การศึกษาริ้วการแทรกสอดด้วยกระจกของลอยด์ พบว่าเกิดแถบมืดที่จุด P’ ซึ่งเป็นจุดที่แสงจากแหล่ง กำเนิดเดินทางมาเป็นระยะทางเท่ากัน แสดงว่าแหล่งกำเนิดแสงมีเฟสต่างกัน 180°

การแทรกสอดในฟิล์มบาง เงื่อนไขของแถบสว่าง เงื่อนไขของแถบมืด

วงแหวนนิวตัน เลนส์บาง

ฟิล์มไม่สะท้อนแสง ความหนาน้อยที่สุดที่ จะทำให้เกิดการแทรกสอด แบบหักล้างกัน m = 0