Опыт Юнга    

      Как было уже показано, для наблюдения интерференции света необходимо иметь когерентные световые пучки, для чего применяются различные приёмы. В опыте Юнга когерентные пучки получали разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника (метод деления волнового фронта).

      Рассмотрим интерференционную картину, полученную методом Юнга (рис. 8.2).

Рис. 8.2

      Свет от источника S, прошедший через узкую щель в экране А, падет на экран В с двумя щелями S1 и S2, расположенными достаточно близко друг к другу на расстоянии d. Эти щели являются когерентными источниками света. Интерференция наблюдается в области, в которой перекрываются волны от этих источников (поле интерференции). На экране Э мы видим чередование полос с максимумом и минимумом интенсивности света.

      Экран расположен на расстоянии l от щелей, причем .

      Рассмотрим две световые волны, исходящие из точечных источников S1 и S2. Показатель преломления среды – n.

      Вычислим ширину полос интерференции (темных и светлых полос).

      Интенсивность в произвольной точке P экрана, лежащей на расстоянии x от О, определяется (для вакуума, когда n = 1) оптической разностью хода .

      Из рис. 8.1 имеем

;     ,

      отсюда , или

.

      Из условия  следует, что , поэтому

  . (8.2.1)  

      Отсюда получим, что максимумы интенсивности будут наблюдаться в случае, если

      (m = 0, 1, 2, …) (8.2.2)  

      а минимумы – в случае, если

  . (8.2.3)  

      Расстояние между двумя соседними максимумами (или минимумами) равно:

  , (8.2.4)  

      и не зависит от порядка интерференции (величины m) и является постоянной для данных l, d.

      Расстояние между двумя соседними максимумами называется расстоянием между интерференционными полосами, а расстояние между соседними минимумами – шириной интерференционной полосы.

      Т.к.  обратно пропорционально d, при большом расстоянии между источниками, например при , отдельные полосы становятся неразличимыми, сравнимыми с длиной волны . Поэтому необходимо выполнять условие .

      Этот опыт показывает, что интерференционная картина, создаваемая на экране  двумя когерентными источниками света, представляет собой чередование светлых и темных полос. Главный максимум, соответствующий , проходит через точку О. Вверх и вниз от него располагаются максимумы (минимумы) первого ( ), второго ( ) порядков и т. д.

      Из перечисленных формул видно, что ширина интерференционной полосы и расстояние между ними зависят от длины волны λ. Только в центре картины при  совпадут максимумы всех волн. По мере удаления от центра максимумы разных цветов смещаются друг относительно друга все больше и больше. Это приводит, при наблюдении в белом свете, ко все большему размытию интерференционных полос. Интерференционная картина будет окрашенной, но нечеткой (смазанной).

      Измерив , зная l и d, можно вычислить длину волны λ. Именно так  вычисляют длины волн разных цветов в спектроскопии.