- •Глава: Волновая оптика. Световая волна.
- •Длина световой волны.
- •Интенсивность световой волны (света).
- •Изменение фазы световой волны при отражении.
- •Коэффициент отражения и пропускания.
- •Источники света.
- •Сложение световых волн.
- •Сложение некогерентных световых волн.
- •Интерференция световых волн.
- •Оптическая разность хода.
- •Условие максимумов и минимумов при интерференции световых волн от двух источников.
- •П.1 Световые волны не испытывают отражения.
- •2. Световая волна испытывает отражение.
- •Интерференция от двух источников (опыт Юнга).
- •П.2 Пластинка переменной толщины.
- •П.3. Кольца Ньютона.
- •Просветление оптики.
- •Двухлучевые интерферометры.
- •П.1 Интерферометр Жамена.
- •П.2 Интерферометр Майкельсона.
- •Многолучевая интерференция.
- •Многолучевой интерферометр.
П.2 Пластинка переменной толщины.
Пластинка имеет вид клина с очень малым углом .
Плоская световая волна падает нормально на поверхность клина. Вследствие малости угла можно считать, что волна падает нормально к обеим поверхностям. Пусть при отражении в точках 1 и для отраженных лучей выполняется условие максимума интенсивности, а лучи, отраженные в точках 2 и создают также максимум интенсивности. Обозначим толщину клина между точками 1 и через , а толщину между точками 2 и через .
Найдем оптическую разность хода для этих точек.
,
, , .
.
Аналогично для точек 2 и
,
где - абсолютный показатель преломления вещества клина.
При отражении в точках 1 и 2 выполняется условие
.
При отражении в точках и , соответственно
.
Следовательно, при отражении в точках 1 и 2 возникает скачок фазы на , который учтем, отнимая от оптической разности хода . Запишем условие для максимумов интенсивности
,
где - номер максимумов.
,
,
.
Обозначим:
.
- расстояние между интерференционными максимумами с номерами и .
Из прямоугольного треугольника запишем:
.
Подставим в
,
,
.
Пусть в точках 1 и 2 соседние максимумы
,
,
где - расстояние между соседними максимумами.
П.3. Кольца Ньютона.
Плосковыпуклая линза с большим радиусом кривизны лежат, касаясь выпуклой стороной плоской стеклянной поверхности. Между линзой и поверхностью существует зазор с переменной толщиной . Параллельный пучок света нормально падает на плоскую поверхность линзы. При этом вследствие большого радиуса кривизны лучи падают практически нормально на верхнюю границу зазора.
Отражения от верхней и нижней границ зазора лучи интерферируют и возникают чередующиеся яркие и темные кольца, которые называются кольцами Ньютона. Прямая называется осью системы. Расстояние от точек кольца Ньютона до оси называется радиусом кольца Ньютона.
Обозначим радиус кольца Ньютона . Запишем
,
,
,
,
.
Для наблюдения интерференции необходимо, чтобы выполнялось условие
, .
Следовательно,
,
.
Пусть в зазоре находится прозрачное вещество с абсолютным показателем преломления . Обозначим показатель преломления стекла линзы и пластины . Пусть выполняется условие
.
Оптическая разность хода лучей равна
.
При отражении от верхней границы скачка фазы не возникает, т.к. , но при отражении от нижней границы зазора скачок фазы возникает, т.к. . Следовательно, при записи условий максимумов и минимумов необходимо учесть дополнительную разность фаз лучей, равную . Для этого к оптической разности хода прибавляют .
Для максимума интенсивности
,
,
,
,
,
Величина называется радиусом светлого кольца Ньютона с номером .
Для минимума интенсивности
,
,
где - радиус темного кольца Ньютона с номером .
Просветление оптики.
На поверхность стекла с показателем преломления наносится тонкая пленка толщиной . При этом показатель преломления пленки равен
.
При нормальном падении света возникает два отражения луча.
Найдем условие, при котором эти лучи интерферируют так, что возникает минимум интенсивности. Оптическая разность хода лучей равна
.
Рассмотрим условия отражения от верхней и нижней границ пленки.
Верхняя граница:
, .
Нижняя граница
.
Отражение происходит в одинаковых условиях так, что при отражении каждого луча возникает скачок фазы на , но дополнительной разности фаз колебаний между лучами не возникает.
Следовательно, условие минимума интенсивности
,
,
,
Запишем
.
При выполнении условий минимума и соотношения
.
Интенсивность отраженных волн оказывается минимальной и равной 0
.
Следовательно,
.
Световая волна проходит в систему без потери энергии вследствие отражения.