Интерференция света на тонких пленках

Лекция № 3

2.5. Интерференция света на тонких пленках.

2.6. Интерференционные приборы. Применение явления интерференции.

Явление интерференции проявляется при отражении света от тонких прозрачных пленок. Рассмотрим процесс возникновения когерентных световых пучков при отражении плоской монохроматической волны с длиной l от тонкой пластинки толщиной d, в месте падения луча. На пластинку с показателем преломления n₂, падает под углом a пучок света (рис. 2.5.1). По обе стороны от пластинки находит одна и та же среда с показателем преломления n₁ (). От пластинки отражаются два параллельных пучка света. Один образовался при отражении от верхней поверхности пластинки, второй – при отражении от нижней поверхности. При входе в пластинку и при выходе из нее второй пучок претерпевает преломление. Кроме этих двух пучков, от пластинка вверх пойдут пучки, возникающие в результате трех-, пяти- и т. д. кратного отражения от поверхностей пластинки. Однако ввиду их малой интенсивности мы эти пучки принимать во внимание не будем. Найдем оптическую разность хода этих двух лучей.

, (2.5.1)

где - оптическая длина пути луча 1; - оптическая длина пути луча 2.

. (2.5.2)

Так как луча 1 отражается от оптически более плотной сред, то при отражении происходит изменение фазы колебаний на p. Чтобы учесть это изменения, необходимо ввести добавочную разность хода (потеря полуволны).

. (2.5.3)

. (2.5.4)

Из треугольника ANB и ВNС следует

и . (2.5.5)

(2.5.6)

Из закона преломления следует

. (2.5.7)

С учетом закона преломления получим

. (2.5.8)

Так как , то

. (2.5.9)

Если (например, воздух), то оптическая разность хода будет равна

. (2.5.10)

Если пластина плоскопараллельная (d= const), то, согласно формуле (35), оптическая разность хода лучей зависит от их угла падения a на пластину. Интерференционные полосы, возникающие в результате наложения отраженных лучей, которые соответствуют лучам, падающим на плоскопараллельную пластину под одинаковыми углами a, называются полосами равного наклона. Если пленка имеет разную толщину и на нее падает параллельный пучок света (a=const), то положения интерференционных полос будут характеризоваться определенными значениями толщины пленки d. Такие полосы называются полосами равной толщины.

Если , то при отражении будет наблюдаться усиление интенсивности света (условие максимума). Толщина пленки при этом будет равна

. (2.5.11)

Если , то при отражении свете будет наблюдаться ослабление интенсивности света (условие минимума). Толщина пленки при этом будет равна

. (2.5.12)

В проходящем свете отражение света будет происходить от оптически менее плотной среды, поэтому потери полуволны не будет, и оптическая разность хода будет равна

. (2.5.13)

А усиление интенсивности света будет наблюдаться при толщине пленки

. (2.5.14)

А ослабление интенсивности света при толщине пленки

. (2.5.15)

Дата добавления: 2015-06-04