Интерференция света в тонких пленках

Условия максимумов и минимумов интерференционной картины.

В результате наложения двух или более когерентных волн в пространстве возникает интерференционная картина, представляющая собой чередование максимумов и минимумов интенсивности света.

Условие максимума

На разности хода волн укладывается четное число полуволн.

Условие минимума

На разности хода волн укладывается нечетное число полуволн.

Наблюдаемое в природе радужное окрашивание тонких пленок (масляные пленки на воде, мыльные пузыри, оксидные пленки на металлах) объясняется интерференцией света, возникающей в результате отражения света от передней и задней поверхностей пленки.

Различные цвета тонких пленок - результат интерференции двух волн, отражающихся от нижней и верхней поверхностей пленки. При отражении от верхней поверхности пленки происходит потеря полуволны.

оптическая разность хода в тонких пленках

d - толщина пластины

n - показатель преломления

λ - длина волны

На рисунке изображена тонкая плоскопараллельная прозрачная пленка, на которую падают лучи света. В точке O свет частично отразится от верхней поверхности пленки (волна 1′), а частично преломится и отразится от задней ее поверхности в точке C и, преломившись в точке B, выйдет в воздух параллельно волне 1′. Волны 1′ и 1′′ когерентны.

Интерференционные полосы, возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пленку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.

Интерференционные полосы на поверхности пленки имеют одинаковую освещенность на всех точках поверхности, соответствующих одинаковым толщинам пленки, и называются полосами равной толщины.

Кольца Ньютона, являющиеся классическим примером полос равной толщины, наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны. Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между линзой и пластинкой. При наложении отраженных лучей возникают полосы равной толщины, при нормальном падении света, имеющие вид концентрических окружностей.

Явление интерференции волн находит разнообразное применение:

По интерференционной картине можно выявлять и измерять неоднородности среды.

Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта (или прошедших через него) с «опорной» волной, лежит в основе голографии.

Интерференционные волны от отдельных «элементарных» излучателей используются при создании сложных излучающих систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.

Просветление оптики и получение высокопрозрачных покрытий и селективных оптических фильтров.

Получение высокоотражающих диэлектрических зеркал.

7. Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью (прохождение через отверстия в экранах, вблизи границ непрозрачных тел).

В более узком смысле под дифракцией света понимают огибание светом встречных препятствий, т.е. отклонение от законов геометрической оптики.

Принцип Гюйгенса - Френеля - основной постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности, световых.

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Различают два случая дифракции света:

- дифракцию Френеля или дифракцию в сходящихся лучах

- дифракцию Фраунгофера или дифракцию в параллельных лучах

В первом случае на препятствие падает сферическая или плоская волна, а дифракционная картина наблюдается на экране, находящемся позади препятствия на конечном расстоянии от него.

Во втором случае на препятствие падает плоская волна, а дифракционная картина наблюдается на экране, который находится в фокальной плоскости собирающей линзы, установленной на пути прошедшего через препятствие света.

При дифракции Френеля на экране получается «дифракционное изображение» препятствия, а при дифракции Фраунгофера - «дифракционное изображение» удаленного источника света.

Дата добавления: 2014-12-16