Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
В схеме наблюдения интерференции света, рассмотренной в п.7° и показанной на рис. V.4.1, степень когерентности интерферирующих волн связана с временной когерентностью источника S и убывает с увеличением порядка интерференции, а при d2~ dl> стког, Y = O.
12°. Интерференционная картина в немонохроматическом свете, длины волн которого лежат в интервале от X до X + Лл, полностью смазываются, когда с интерференционными максимумами т-то порядка для излучения с длиной волны X + AX совпадают максимумы (т + 1)-го порядка для излучения с длиной волны X:
(т + 1)А = m(X + АХ).
Для наблюдения интерференции порядка т должно выполняться условие
AX < А.
т
Чем больше порядок интерференции т, который необходимо наблюдать, тем монохроматичнеє должен быть свет. Даже для света с линейчатым спектром AX не может быть меньше естественной ширины спектральной линии Akeci.. Обычно из-за доплеровского и ударного уширения Ak 2> AAtCT.
2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
1°. Оптической длиной пути s в однородной среде называют произведение геометрической длины, пути d световой волны в данной среде на абсолютный показатель преломления этой среды п: s = nd.
Если оптические длины пути двух волн равцы (S1 = s2), то такие пути называют таутохронными (не вносящими разности фаз). В оптических системах, дающих стигматические изображения источника света, условию таутохронности удовлетворяют все пути лучей,
V.4.2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
623
выходящих из одной и той же точки источника и собирающихся в соответствующей ей точке изображения.
2°. Разность фаз Дф двух когерентных волн от одного источника, одна из которых проходит длину пути (I1 в среде с абсолютным показателем преломления Ti1, а другая — длину пути (I2 в среде с абсолютным показателем преломления nz, равна
Дф = ^ As,
А
где As = S2 — S1= n2d2 — W1^1 — оптическая разность хода.
3°. При As = ^ разность фаз Дф = я; удлинению (или укорочению) оптической длины пути одной из волн относительно другой на ^ соответствует запаздывание
(или опережение) первой волны на я. При суперпозиции таких двух волн их амплитуды вычитаются друг из друга, и в случае равенства амплитуд обеих волн амплитуда результирующей волны равна нулю.
Наблюдение интерференции возможно лишь при не слишком больших разностях хода As. Если As > тс (т — средняя продолжительность одного акта излучения света атомом источника, с — скорость света в вакууме, а Tc — средняя протяженность цуга волн в вакууме), то накладывающиеся волны некогерентны и не интеферируют.
Условие наблюдения интерференции при оптической разности хода As (As тс):
т. е. для осуществления интерференции при больших значениях As необходима сильная монохроматизация света.
4°. Если на тонкую плоскопараллельную прозрачную для света пленку падает под углом і плоская монохроматическая световая волна (рис. V.4.3), то в результате отражения света от верхней и нижней поверхностей пленки можно наблюдать интерференцию, как в отраженном, так и в проходящем свете.
624
МЛ. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
Для пленки, находящейся в вакууме, оптическая разность хода интерферирующих волн в отраженном свете равна
As = n(AD + DC) - (BC) + | = 2hjn2- sin2 і + h ,
As = 2hn cos r + - ,
2
где ft — толщина пленки, п —¦ ее абсолютный показатель преломления, г — угол преломления. Дополнительная
разность хода ^ связана с отражением света от верхней
поверхности пластинки (оптически более плотной среды), т. е. с изменением при отражении фазы волны на я.
Условия максимумов и минимумов для интерференционной картины, образуемой когерентными волнами, отраженными от обеих поверхностей пластинки:
2ft Jn2-Sm2 і = .
2
Здесь к = 2т, где т — целое число, для минимумов и k = 2т + 1 для максимумов. Если отражение от обеих
поверхностей пленки происходит с потерями ^ (или без
них), то интерференционная картина смещается на полполосы, т. е. значения к = 2т соответствуют интерференционным максимумам, а к = (2т +1) — минимумам.
В проходящем через пленку свете всегда наблюдается дополнительная картина: максимумам отражения соответствуют минимумы интенсивности проходящего света и наоборот.
При освещении плоскопараллельной пленки параллельным пучком лучей белого света пленка приобретает в отраженном свете цветную окраску. В соответствии с условием п.3° интерференцию в белом свете можно наблюдать лишь на очень тонких пленках.
5°. Если параллельный пучок лучей монохроматического света падает нормально на пленку, толщина ft которой неодинакова в разных местах, то в отраженном свете вблизи верхней поверхности пленки видны темные и светлые интерференционные полосы. Эти полосы называют полосами равной толщины, так как каждая из них проходит через точки с одинаковыми значения-
V.4 2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
625
ми h. Полосы равной толщины, локализованные вблизи поверхности пленки, можно наблюдать также и на экране, если на него спроецировать верхнюю поверхность пленки с помощью собирающей линзы. В белом свете наблюдается система цветных интерференционных полос равной толщины.
