Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Інтерференція світла в тонких плівках. Смуги рівного нахилу та рівної товщини.





Явище інтерференції світла має досить широке розповсюдження і практичне використання. Інтерференцією світла пояснюється забарвлення тонких прозорих плівок масла, бензину тощо на поверхні води, забарвлення мильних бульбашок і таке інше. Інтерференція використовується для так званого просвітлення оптичних лінз, де на лінзу наноситься тонка плівка, що дає максимум інтерференції в променях, що проходять через лінзу і мінімум для відбитого проміння. Світловий потік відбивається від однієї і другої поверхонь плівок і після накладання відбитих потоків, якщо виконуються умови часової і просторової когерентності,спостерігається картина інтерференції.

Для кількісної оцінки картини інтерференції розглянемо проходження

паралельного потоку світла через плоско паралельну плівку (рис.6) товщиною d з прозорого матеріалу з показником заломлення n. Плівка знаходиться у повітрі.

Рис.6

Світловий потік інтенсивності І1, якому відповідає промінь 1, потрапляючи на поверхню плівки частково відбивається у повітря і частково заломлюється в матеріал плівки, а промінь 1 роздвоюється на промінь відбитий 2 та заломлений 3. В точці В промінь світла знову роздвоюється на заломлений у повітря 4 та відбитий 5. В точці С промінь 5 роздвоюється на відбитий 6 та заломлений у повітря 7. Промінь 6 роздвоюється на заломлений 8 та відбитий 9. Потоки світла, зображені відповідно променями 2 та 7 і 4 та 8, у випадку, якщо оптична різниця їх ходу не перевищує когерентної довжини світла, дадуть картини інтерференції у відбитому світлі та у світлі що пройшло через плівку. Коефіцієнт відбивання світла прозорими плівками досить малий, тому інтенсивності світлових потоків І1≈ І3≈ І4 >> І2≈ І5≈ І7 >>І6 ≈ І8>> І9. Тобто потоком світла, що відповідає променеві 9 і далі вже можна нехтувати. У відбитому світлі картина інтерференції спостерігається доситьяскраво, том що інтенсивності потоків світла 2 та 7 приблизно одинакові і інтерференційне погашення майже до повної темноти, а на фоні темних смуг світлі інтерференційні смуги добре помітні.



У світла, що пройшло через плівку картина інтерференції помітна значно гірше тому, що інтенсивності відповідних світлових потоків (І4 >> І8) суттєво різні. Інтерференційна картина має слабкі коливання результуючої інтенсивності світла. Для спостереження картини інтерференції світло збирається за допомогою відповідних оптичних лінз Л1 та Л2.

Оптична різниця ходу променів 2 та 7, що виникає до положення плоского фронту СD, з геометричних міркувань та з визначення показника заломлення і того факту, що при відбиванні світла від оптично більш густого середовища плівки втрачається половина довжини хвилі: (17)

 

В прохідному світлі оптична різниця ходу відрізняється тільки відсутністю втрати половини довжини світлової хвилі, тому що відбивання світла відбувається від оптично менш густого середовища.

Таким чином умова підсилення світла і умова спостереження світлої

смуги у відбитому світлі:

, k=1,2,3,…. (18)

Одночасно – це умова мінімуму і умова існування більш темної смуги у прохідному світлі.

Умова темної інтерференційної смуги та умова мінімуму відбитого світла:

(19)

Одночасно – це умова максимуму і умова існування більш світлої смуги у

прохідному світлі.

Оптична різниця ходу променів залежить як від товщини плівки, так і

від кута падіння світла на поверхню плівки. Умовно виділяють смуги рівної товщини – це інтерференційне забарвлення, яке виникає під час освітлення

паралельним світловим потоком плівок змінної товщини і смуги рівного нахилу для інтерференційного забарвлення в плівці рівної товщини, щоосвітлюється розбіжним потоком світла.

Для спостереження смуг рівного нахилу око спостерігача акомодується

на нескінченість, тобто вони спостерігаються на нескінченості. Смуги рівної

товщини, в залежності від кута падіння променів на плівку, можуть мати дійсне зображення безпосередньо над поверхнею плівки, або уявне – безпосередньо під нижньою поверхнею плівки.

 

3.5.Кільця Ньютона

Одним з прикладів інтерференційних смуг рівної товщини є так звані

кільця Ньютона.

Рис.7

 

Це інтерференційна картина, що виникає за рахунок проходження світла в системі “плоско-опукла лінза – плоско-паралельна пластинка” (рис.7). Вони спостерігається за рахунок інтерференції світлових потоків відбитих від опуклої поверхні лінзи (В) з радіусом кривини R і ближньої поверхні пластинки (С). Якщо виконуються умови часової і просторової когерентності, спостерігається картина інтерференції. Світлові потоки, відбиті поверхнями відповідно А і С; А і D; В і D не відповідають цим умовам, вони не когерентні і в створенні картини інтерференції не приймають участі. Для кількісного визначення картини знайдемо оптичну різницю ходу, що виникає в зазорі товщиною dk, тобто в місті розташування k-того кільця з радіусом rk:

(20)

 

де n-показник заломлення світла середовищем, що заповнює зазор. З геометрії рис.4 видно, що або ,

тому що маємо:

(21)

 

Співставивши оптичну різницю ходу променів з умовами максимуму і

мінімуму інтерференції , одержимо формули для розрахунку радіусів

світлих і темних кілець Ньютона в відбитих променях:

А) для світлих

(22)

Б) для темних

(23)

 

Як на те вказувалось раніше, картину кілець Ньютона можнаспостерігати і в прохідному світлі, хоча картина кілець буде менш виразною.

Відповідно умова є умовою мінімумів, тобто темних кілець, а умоває умова спостереження світлих кілець Ньютона в прохідному світлі.









Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.