#physics
#физика

Это замечательный опыт легко сделать в домашних условиях. Возьмём зеркало и легонько подуем на муку, чтобы её частицы равномерно покрыли поверхность зеркала. Теперь посветим на него фонариком с расстояния двух метров, и в зеркале кроме отражения фонарика видны параллельные радужные полосы. Сфотографируем со вспышкой чистое зеркало— никаких полос нет, а в запылённом зеркале полосы отчётливо видны. Как же хаотически расположенные на поверхности зеркала пылинки могут давать такую упорядоченную картину?

Исаак Ньютон первым описал это явление и понял, что оно связано с рассеянием света на пылинках, но объяснить его не смог. Это удалось сделать только сто лет спустя Томасу Юнгу на основе развитой им волновой теории света. Однако своё название это явление получило по имени бельгийского учёного Адольфа Кетле — прекрасная иллюстрация «принципа Арнольда», согласно которому ни одно явление не называется по имени его первооткрывателя. «Принцип Арнольда» применим и к самому себе — его сформулировал английский физик Майкл Берри.

Чтобы объяснить, как на экране получаются чередующиеся яркие полосы, рассмотрим два луча света. Один луч падает прямо на пылинку, диффузно рассеивается, и какой-то из рассеянных лучей входит в стекло, отражается от зеркальной подложки, преломляется на поверхности стекла и попадает на экран. Второй луч сначала преломляется на поверхности стекла, отражается от подложки, ещё раз преломившись выходит из стекла и только после этого рассеивается на той же самой пылинке, причём какой-то из рассеянных лучей попадает в ту же точку экрана. Распространяющиеся вдоль этих двух лучей световые волны являются когерентными, потому что они созданы одним и тем же источником. Эти волны интерферируют, и в зависимости от разности хода усиливают или ослабляют друг друга. Усиление даёт яркие полосы, ослабление — тёмные. Фонарик излучает в широком спектре, интерференционные полосы разных цветов имеют разную ширину, накладываются друг на друга и дают радужную картину.

Заменим фонарик лазером и направим его перпендикулярно зеркалу, теперь интерференционная картина на экране приобрела вид монохроматических концентрических колец — это и есть кольца Кетле или диффузионные кольца Ньютона. Измерив радиусы колец и расстояние от зеркала до экрана, можно с высокой точностью рассчитать толщину зеркала.

Смотрите наш новый англоязычный ролик «Quetelet rings» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По данной ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Интерференция в кольцах Кетле» на удобной платформе.

[Поддержите нас]