5. Методы наблюдения интерференции света. Зеркала Френеля.
Существуют несколько методов наблюдения интерференции света. Примерами являются метод Юнга и зеркал Френеля.
Зеркала Френеля
Два плоских соприкасающихся зеркала ОМ и ON располагаются так, что их отражающие поверхности образуют угол, близкий к π (рис.2.5). Соответственно угол φ на рисунке очень мал.
Параллельно линии пересечения зеркал О на расстоянии r от нее помещается прямолинейный источник света S (например, узкая светящаяся щель). Зеркала отбрасывают на экран Э две цилиндрические когерентные волны, распространяющиеся так, как если бы они исходили из мнимых источников S1 и S2.
Непрозрачный экран Э1 преграждает свету путь от источника S к экрану Э.
Луч
OQ
представляет
собой отражение луча SO
от
зеркала ОМ,
луч
ОР
— отражение
луча SO
от
зеркала ON.
Легко
сообразить, что угол между лучами ОР
и
OQ
равен
2π.
Поскольку S
и
S1
расположены
относительно ОМ
симметрично,
длина
отрезка
OS1
равна
OS,
т.е. r.
Аналогичные рассуждения приводят к
тому же
результату
для отрезка OS2.
Таким образом, расстояние между
источниками S1
и
S2
равно:
Из
рис.2.5 видно, что
Следовательно,
где
b
— расстояние
от линии пересечения зеркал О
до
экрана Э.Подставив
найденные нами значения d
и
l
при
рассмотрении интерференции (2.28),получим
ширину интерференционной полосы:
Область
перекрытия волн PQ
имеет
протяженность
Разделив эту длину на ширину полосы
Δх, найдем максимальное число
интерференционных полос, которое можно
наблюдать с помощью зеркал Френеля при
данных параметрах схемы:
7. Интерференция в тонких пленках.
Я
вление
интерференции в тонких пленках широко
наблюдается в естественных условиях:
радужная окраска мыльных пузырей,
нефтяных пленок, масляных пятен на
поверхности воды, крыльев бабочки.
В этом случае интерферируют лучи, полученные от отражения падающего луча от верхней и нижней поверхностей. Оптическая разность хода между лучами не велика из-за малой толщины пленки и поэтому они принадлежат одному цугу, а значит когерентны.
Падающая волна частично отражается от поверхности пленки (луч 1) и частично преломляется (луч OC). Преломленная волна, достигнув нижней поверхности пленки, отражается от нее (луч CB). Луч CB затем преломляется на верхней поверхности (луч 2). Лучи 1 и 2 с помощью линзы собираются на экране в точке P и интерферируют. Результат интерференции зависит от оптической разности хода между лучами 1 и 2.
Оптическая
разность хода между двумя интерферирующими
лучами от точки O
до плоскости AB
равна:
,
где
- показатель преломления пленки, член
обусловлен потерей полуволны при
отражении света от границы раздела с
оптически более плотной средой. Расстояния
OA,
OC
и CB
находится геометрическим методом (
,
рис.1):
,
.
8. Ннтерференционные приборы и их применение.
Интерференция применяется в сверхточных претензионных измерениях. Используются приборы – интерферометры, в их основе лежит явление интерференции. 2-ая область – контроль за чистотой обработки поверхности высокого класса точности. 3) для определения коэффициента линейности расширения твердого тела – делатометр. 4) просветление оптики.