Способы наблюдения интерференции. Интерференция в тонких пленках

Лучи 1 и 2 в точке С интерферируют. Их разность хода от момента падения луча 2 на верхнюю поверхность до его распространения в точку С равна

( - среды = 1)

Из рисунка

Тогда

Избавимся от i.

Учтем, что

Получим:

или .

Но нужно учесть что в точке С происходит потеря половина волны так как отражение от более оптически плотной среды. Следовательно, нужно отнять или прибавить еще половина в вакууме

(Для самостоятельного вывода  для интерференции на тонких пленках если среды имеют абс. пок. преломления n₁ и n₂:

)

Интерферометры

Зеркало Френеля и бипризма Френеля, полосы равной толщины – самостоятельно.

З еркало Френеля:

Б ипризма Френеля

Зеркало Ллойда.

Бипризма Бийе.

Просветление оптики. Лучшие условия для гашения лучей 1 и 2 при

, I₁ = I₂ .

Кольца Ньютона

Кольца Ньютона представляют собой при падении монохроматического света концентрические светлые и темные кольца.

Как связаны геометрические размеры установки и радиусы интер. колец? При перпендикулярном падении света оптическая разность хода лучей 1 и 2 равна

где n – показатель преломления среды в возд. клине.

Из рисунка

Откуда

Учитывая, что

Поэтому

Но условие максимумов

- формула радиуса светлых колец.

Из условия минимумов найдем радиусы темных колец

- в центре темное кольцо.

В проходящем свете радиусы светлых и темных колец меняются местами. Кольца Ньютона используются для определения n-сред и R-кривизны.

ЛЕКЦИЯ №4

4. Дифракция волн и света

П од дифракцией понимают совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.

Дифракция света проявляется в отклонении световых лучей от прямолинейного распространения на препятствиях, сравнимых с размерами длины волны света . (заход в область геом. тени). При законы волновой оптики переходят в законы геометрической оптики, потому что - световых волн мало наблюдать дифракцию можно в специальных созданных условиях.

Физических различий между дифракцией и интерференцией нет. Считается, что суперпозиция волн от нескольких дискретных когерентных источников – интерференция, а от когерентных источников, расположенных непр-но – дифракция.

Если расстояние от препятствия до источников света S и до точки наблюдения Р велико, что лучи , идущие в точку Р, практически параллельны, то говорят и дифракции Фраунгофера (или дифракция в параллельных лучах).

Во всех остальных случаях имеем дело с дифракцией Френеля. Качественно поведение любых волн за преградой описывается принципом Гюйгенса.

Е сли известен фронт волны в момент времени t, то фронт волны в момент времени можно получить как огибающую от вторичных волн, рассматривая каждую точку среды, до которой дошло возбуждение в момент времени t как их источник.

Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции втор. волн , что позволило количественно рассчитать амплитуду результирующих волн в любой точке.

Принцип Гюйгенса-Френеля:

К аждый элемент волновой поверхности S служит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна площади элемента .

Так как амплитуда сферической волны убывает с расстоянием по закону , то в точке Р возникнут колебания

(4.0)

где - фаза колебаний на волновой поверхности ;

- амплитуда там, где находится ;

К – коэффициент, зависящий от угла между нормалью и напряжение на т.р.

При

Тогда от всей поверхности колебания в точке Р будут представлять суперпозицию колебаний

(4.1)

Суть принципа Гюйгенса-Френеля состоит в том, что для вычисления амплитуды колебаний в точке Р, порождаемых световой волной реального источника. Можно этот источник заменить совокупностью вторичных источников, расположенных вдоль волновой поверхности.