Применение интерференции

Явление интерференции света в тонких пленках находит практическое применение. Прикладывая к поверхности детали плоскопараллельную пластинку, можно по кольцам Ньютона контролировать качество поверхности. Для «просветления оптики» на линзы наносят тонкий слой прозрачного вещества толщиной в четверть волны, в результате чего отраженный свет гасится, а усиливается проходящий свет. Зеркало для мощного лазерного луча состоит из чередующихся тонких пленок. Каждая пленка усиливает отраженный свет и все вместе отражают почти весь луч.

Интерферометры применяются для измерения показателей преломления прозрачных сред, а также для измерения любых параметров веществ, зависящих от показателя преломления. Например, концентрации растворенных веществ.

С помощью интерферометра Майкельсона определяются длины волн излучения, установлен эталон единицы длины – метра: 1 650 763,73 длин волн оранжевой линии излучения криптона.

Контрольные вопросы

1. С помощью колец Ньютона определяется радиус кривизны линз. Если вместо колец наблюдаются эллипсы, то что это за линза?

2. Мыльный пузырь выдут на поверхности стола. В отраженном свете от окна наблюдаются интерференционные кольца. Почему они плывут вниз? В каком порядке расположены цвета радуги? Почему, перед тем как лопнуть, на верхушке пузыря появляется черное пятно?

3. Какое пятно в центре колец Ньютона в отраженном свете?

4. При наблюдении колец Ньютона по мере удаления от центра кольца размываются и совсем исчезают. Почему нет интерференционных колец при большой толщине воздушного зазора между линзой и подложкой?

5. Почему не наблюдается интерференционная картина при отражении света от оконных стекол?

6. С какой полосы начинается интерференционная картина при отражении света от тонкого стеклянного клина?

7. Плоскопараллельная стеклянная пластинка лежит на полированной детали. Темный фон сменяется светлым кольцом, затем темным кольцом и светлым центральным пятном. Определите глубину ямки в длинах волн.

8. В шахтном интерферометре при заполнении одной из кювет воздухом шахты интерференционная картина сместилась на две полосы. На сколько отличается показатель преломления при длине кювет 100 мм и длине волны света 0,6 мкм?

9.

2. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

Дифракция света – это явление огибания светом препятствий, захождение света в область геометрической тени. Дифракция света обусловлена волновой природой света и наблюдается для волн любой природы.

1. Принцип Гюйгенса–Френеля

Распределение интенсивности света в дифракционной картине объясняется принципом Гюйгенса – Френеля: каждая точка среды, до которых дошел волновой фронт, является источником вторичных волн, результат интерференции которых с учетом их фаз и амплитуд, определяет результирующее колебание в точках наблюдения. То есть дифракция – это явление интерференции вторичных волн. Точное решение связано с интегрированием волн от бесконечного числа элементарных источников света по всей волновой поверхности.

Приближенное решение задач дифракции осуществляется методом объединения элементарных источников в зоны Френеля. Поверхность фронта волны делят на отдельные зоны так, чтобы оптическая разность хода волн от соседних зон до точки наблюдения была бы равна половине длины волны. В этом случае волны от соседних зон в точке наблюдения встречаются в противофазе, ослабляют друг друга полностью или частично. Если на поверхности фронта уложится четное число зон Френеля, то в точке наблюдения будет минимум освещенности. Если число зон будет нечетное, то свет одной из зон будет не скомпенсирован и в точке наблюдения будет максимум.

Существует несколько задач дифракции, решаемые методом зон.