8) Просветление оптики. Применения интерференции

Явление интерференции света используется в ряде весьма точных измерительных приборах, получивших название интерферометров. Рассмотрим интерферометр Майкельсона.

Монохроматический свет от источника S падает под углом 45градусов на плоскопараллельную пластину P1. Сторона пластинки, удаленная от S посеребренная и полупрозрачная разделяет луч на две составляющие. Луч 1отражается от зеркала М1 и возвращается обратно, возвращаясь вновь проходит через пластинку P1, получаем луч 1’. Луч 2 идет к зеркалу м2, отражаясь от него, возвращается обратно и отражается от Р1 (луч2’). Т.к. первый из лучей проходит пластинку Р1 дважды, то для компенсации возникающей разности хода на пути второго луча ставится пластинка Р2. Лучи 1’,2’ когерентны, следовательно, будет наблюдаться интерференция, результат которой зависит от разности хода. При перемещении одного из зеркал на расстояние , разность хода обоих лучей увеличится на, и произойдет смена освещения зрительного поля. След. по смещению интерф. картины можно судить о малом перемещении одного из зеркал и использовать интерферометр Майкельсона для точного определения длин волн.

)Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов, либо для определения качества обработки поверхности, либо для определения показателей преломления с очень высокой степенью точности. Для этих целей применяются интерферометры оптические измерительные приборы, основанные на интерференции света. Они позволяют с высокой степенью точности измерять линейные и угловые расстояния, малые разности показателей преломления, исследовать структуру спектральных линий и т.п. Среди спектральных аппаратов можно назвать интерферометр или эталон Фабри-Перо.

Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4% падающего света. В сложных объективах такие отражения совершаются многократно и суммарная потеря светового потока достигает заметной величины. Кроме того, отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов. В просветленной оптике для устранении отражения света на каждую свободную поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления иным, чем у линзы. Толщина пленки подбирается так, чтобы волны, отраженные от обеих ее поверхностей, погашали друг друга. Особенно хороший результат достигается в том случае, если показатель преломления пленки равен корню квадратному из показателя преломления линзы. При этом условии интенсивность обеих отраженных от поверхностей пленки волн одинакова.

Применение интерференции.

Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов либо для определения показателя преломления с очень высокой точностью. Для этих целей применяются интерферометры.

9) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.

.) Дифракция - это совокупность явлений наблюдающихся при распространении света в средах с резкими неоднородностями, причем размеры этих неоднородностей должны быть сравнимы с длиной волны.

В зависимости от фронта волны существует два вида дифракции: Фраунгофера - она наблюдается на плоских поверхностях и удаленных источниках. Френеля - на сферических поверхностях.

Явление дифракции было объяснено в сер. 19 в. Френелем, который в принцип Гюйгенса внес одно слово, что вторичные волны когерентны.

Принцип Гюйгенса -Френеля:

a) каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн;

b) огибающая этих вторичных волн дает положение фронта волны в следующий момент времени;

c) результирующая волна является суммой вторичных волн, которые складываются в соответствии с законом интерференции.

Метод зон Френеля.

Пусть имеется источник S, который является точечным.

В какое-то время фронт волны – сфера. Разобьем поверхность волнового фронта таким образом, чтобы расстояние от края соседней зоны изменялось на. Амплитуда результирующих колебаний в точке Р равна

Величина зависит от площадиi-ой зоны и угла между внешней нормалью к поверхности зоны в какой-либо ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку Р. Если площадь всех зон одинакова, то амплитуда волны, испускаемой каждой точкой, тоже одинакова, но в т. Р волна от каждой соседней зоны приходит с убывающей амплитудой. Амплитуды образуют арифметическую прогрессию, члены которой убывают:

Знаки ‘+’ и ‘-’ потому что рядом находящиеся зоны находятся в противофазе. В световой волне действие всего бесконечного сферического волнового фронта эквивалентно действию половины волны первой зоны Френеля. Отсюда следует закон прямолинейного распространения света.

10)Дифракция Фраунгофера на одной и на многих щелях.

Дифракция Фраунгофера наблюдается тогда, когда число зон Френеля

Узкая бесконечная по длине щель шириной b . В результате дифракции щели лучи расходятся по всевозможным направлениям . Рассмотрим те которые выходят под углом φ. Лучи собираются в точке А. Каждому направлению соответствует своя точка А. В результате интерференция вторичных волн в точке А будет MAX или MIN в зависимости от разности хода лучей. Построим зоны Френеля ( из края щели опустим перпендикуляр на лучи – фронт вторичных волн ). Разница хода между крайними лучами

BC поделим на отрезки λ\2. проведем плоскости параллельны волновому фронту DC. Волновой фронт BD разделится этими плоскостями на узкие полоски которые будут зонами Френеля. Если открыто нечетное число зон, то в точке А будет max.

Условие max b*sin φ = m*λ+λ/2 = (2*m+1)*λ/2

Условие min b*sin φ = m*λ , m = 1.2,3,4…

В центре экрана будет светлое пятно – центральный max т.к. при φ=0 между вторичными волнами нет разности хода и результирующая амплитуда будет = сумме амплитуд от всех вторичных волн. При очень узкой щели яркость max невелика, картина размыта . При увеличении ширины щели увеличивается – яркость всех max , ширина центрального max увеличивается . В дальнейшем светлое пятно.

Первый min наблюдается под углом φ= arcsin λ \ b