 |
Способы наблюдения интерференции света
|
|
|
|
Рассмотрим ряд опытов, в которых для наблюдения интерференции искусственно создаются когерентные источники.
1) Опыт Юнга
Δ = l2 – l1
Δ – разность хода
→ х = 
Δ → Δ = 
x.
Условие интерференционного максимума Δ = ± k λ и для светлых полос на экране х = ± k L λ/d
(если не вакуум (n =1), то 
оптическая разность хода Δ = (l2 – l1) n или Δ = (l2 n2 – l1 n1), еслисреды для l1 и l2 – разные, с показателями преломления n1 и n2 соответственно).
2) Зеркала Френеля (идея, без формул). Два зеркала под углом α друг к другу
Освещаются точечным источником S. За зеркалами получаются 2 мнимых источника света S1 и S2, дающие интерференционную картину.
Зеркала в опыте Френеля приходится располагать под весьма малым углом друг к другу, иначе полосы получаются слишком узкими. Источник света берётся в виде щели, параллельные ребру, образованному зеркалами.
3) Бипризма Френеля
1) Бипризма Френеля
Призмы отклоняют лучи в противоположных направлениях и, таким образом, возникают два когерентных источника S1 и S2.
φ = (n – 1) θ – для малых θ
θ – преломляющий угол призмы
n – показатель преломления стекла призмы
а φ= аθ (n – 1) → Δх = 
λ
∆х – расстояние между полосами на экране
2) Зеркало Ллойда (принцип получения интерференционной картинки).
Интерференция в тонких плёнках
Условие max 
, т.е. 
- max интенсивности света (формула через угол падения светового луча)
- max интенсивности света (формула через угол преломления светового луча).
Полосы равной толщины
Каждая из полос возникает в результате отражения от участков клина с одинаковой толщиной, откуда и название – полосы равной толщины.
|
|
|
Полосы равной толщины можно наблюдать глазом, сфокусированным на поверхность плёнки (клина).
При освещении былым светом за счёт разной толщины b1 и b2 образуются и разные Δ. Одна толщина даёт max для λ1, другая – для λ2, и разные части плёнки переменной толщины оказываются окрашенными по-разному. Такая окрашенность, вызванная интерференцией отражённых лучей получила название цветов тонких пластин или плёнок. Цвета тонких пленок легко наблюдаются при рассмотрении, тонких плёнок масла и нефти на поверхности воды. Изменение цвета поверхности при закалке металлов имеет эту же природу, т.к. на поверхности металла образуются тонкие плёнки оксидов.
Полосы равной толщины
Кольца Ньютона – классический пример наблюдения полос равной толщины.
Наблюдение колец Ньютона в отраженном свете
На плоской стеклянной поверхности лежит плосковыпуклая линза. Между линзой и пластиной образуется воздушная прослойка, имеющая в разрезе вид клина, т.е. места равной толщины воздушной прослойки образуют окружности радиуса r. Если R – велико, то – b соизмеримо с λ. При нормальном падении света λ лучи света, отраженные от двух сторон воздушного клина создают в отраженном свете интерференционную картину
В месте контакта линзы со стеклом из-за мелких пылинок толщиной d оптическая разность хода в отраженном свете 
, но d << 
и 
(условие min I)
- max 
k = 1,2 …
- min 
k = 1,2 …
Радиус темных колец Ньютона в отраженном свете
k = 0,1,2,… (k = 0, центр - тёмное пятно)
Радиус светлых колец Ньютона в отраженном свете
, k = 1,2,… или
, k = 0,1,2,…
Наблюдение колец Ньютона в проходящем свете
- max I 
поскольку , то радиус светлых колец в проходящем свете
, где k = 1, 2, 3, … или
, где k= 0,1,2,…
(грубая схема)
|
|
|
Просветление оптики (воздух – пленка - стекло)
∆ = (2k+1) 
- отраженные лучи, интерфирируя, гасят друг друга (расчет ведется для 
, поэтому просветленная оптика имеет голубоватую или фиолетовую окраску).
Применение интерференции
1.Просветление оптики. Ослабляется отражение света в оптических системах.
2. Многолучевая интерференция (в лазерной технике) – усиление определенной λ (пластинки с разными n, но разная толщина и одинаковая оптическая разность хода).
3. Микроинтерференционный контроль чистоты поверхности. Наблюдение качества интерференционной картинки по принципу наблюдения колец Ньютона в отраженном свете.
4.Интерференционные рефрактометры (регистрируется изменение показателя преломления веществ ∆n ~ 1/1000000).
5.Прецизионное измерение углов, исследование быстротекущих процессов в воздухе (обдув летательных аппаратов, автомобилей и пр.).
6.Голография (подтверждение волновой природы света).
|
|
|
