Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Интерференция в тонких пленках





Рассмотрим плоскопараллельную тонкую пластинку толщиной h (рис.3.2.11). На эту пластинку под углом i падает монохроматическая волна. По обе стороны от пластинки находится одна и та же среда с абсолютным показателем преломления n1. Абсолютный показатель преломления пластинки n2 (n2> n1). АВ – фронт падающей волны, АВ перпендикулярен к падающим лучам 1 и 2. Падающая волна частично отражается от верхней поверхности пластинки, и частично преломляется. Направление распространения отраженной волны 1', преломленной – . Преломленная волна, придя на нижнюю границу пленки, частично отражается (), и частично преломляется.

То же самое и на верхней границе: частично преломляется и проходит в среду, совпадая с лучом 2' (луч 1"). Эти волны, обусловленные отражением от верхней и нижней границ пленки, когерентны между собой. Результат их интерференции зависит от разности фаз ,приобретенной в пленке.

В точках А и В фронта падающей волны колебания совершаются в одной фазе. Колебание в точке С, вызванное отраженной волной, отстает по фазе от колебаний в точке А на величину 1=2p(AD+DC)/l2, где l2 – длина волны света в пленке.

Колебания в точке С, вызванные отраженной от верхней поверхности пленки волной, отстают по фазе на 2=(2pBC/l1)+p, где l1 – длина волны в среде, p учитывает сдвиг фаз при отражении света от оптически более плотной среды. Он эквивалентен дополнительному пути l1/2. Тогда разность фаз:

но , l – длина волны в вакууме. Следовательно:

Тогда условия максимума интерференции :

условия минимума

Для плоскопараллельной пленки имеем:

Тогда оптическая разность хода

По закону преломления света следовательно или Результат интерференции зависит от при имеет место максимум в отраженном свете, при - минимум.

Мы рассмотрели случай, когда на плоскопараллельную тонкую пластинку падает плоская волна. Рассмотрим интерференцию света при падении на пластинку расходящегося пучка лучей, соответствующего сферической волне (рис.3.2.12). Лучи 1, 2, 3 падают на пластинку под углами . Пары лучей 1', 1", 2', 2"; 3', 3" обусловлены отражением света от верхней и нижней поверхности пленки. Оптические разности хода между этими парами лучей неодинаковы, так как различны углы их падения. Для наблюдения интерференции в отраженном свете используют собирающую линзу Л и экран Э, расположенный в фокальной плоскости линзы. В каждой точке экрана собираются и интерферируют все лучи, которые после



отражения от пленки параллельны прямой, соединяющей эту точку с оптическим центром линзы О. Линза не создает дополнительной разности фаз между лучами. При освещении плоскопараллельной пленки

монохроматическим светом, результаты интерференции отраженного света в различных точках экрана зависят только от углов падения на пленку. Интерференционная картина имеет вид чередующихся криволинейных темных и светлых полос, каждая из этих полос соответствует своему углу , полосы называется полосами равного наклона. Если оптическая ось линзы Л перпендикулярна к поверхности пленки, полосы равного наклона имеют вид концентрических окружностей с центром в главном фокусе линзы. Это явление используется для контроля плоскопараллельности пленок.

Рис.3.2. 14

Рассмотрим интерференцию в больших пленках, толщина которых неодинакова в разных местах. Пусть пленка имеет форму клина с углом a между боковыми гранями. На клин падает плоская волна, направление которой совпадает с лучами 1 и 2 (рис.3.2.13). Направление распространения интерферирующих волн, которые возникают в результате отражения от верхней и нижней границ, соответствуют 1' и 2". Каждому значению соответствует одинаковая разность хода D, следовательно, одинаковые и результаты интерференции. Поэтому в отраженном свете наблюдаются полосы равной толщины.

Верхняя и нижняя грани клина не параллельны между собой, поэтому отраженные лучи 1' и 2' имеют разные направления и пересекаются только в точках верхней поверхности клина. Полосы равной толщины локализованы на поверхности клина.

Ширина интерференционной полосы для полос равной толщины

.

Частным случаем полос равной толщины являются кольца Ньютона (рис.3.2. 14). Плосковыпуклая линза Л с большим радиусом кривизны выпуклой поверхности обращена выпуклой стороной к плоской пластинке А и соприкасается с ней в точке О. Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность ВС линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного промежутка между линзой и пластиной. При наложении отраженных волн возникают интерференционные кольца равной толщины. В центре находится темное кольцо (минимум нулевого порядка). Оно окружено системой чередующихся светлых и темных колец, ширина и интенсивность которых постепенно убывают по мере удаления от центрального пятна. В проходящем свете наблюдается обратная картина – центральное пятно светлое, следующее кольцо темное, и т.д.

Оптическая разность хода между лучами, отраженными от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора на произвольном расстоянии r=DE от точки О, равна показатель преломления воздуха принят равным единице, учитывает сдвиг фаз на p при отражении света от поверхности пластины. Из подобия прямоугольных треугольников EOD и EDM имеем

где так как Тогда и Подставив это выражение в условия максимумов и минимумов интерференции, получаем радиусы т-ных светлого и темного колец Ньютона в отраженном свете:

В проходящем свете

Рис. 3.2.15 Рис.3.2.16

Правильная форма колец Ньютона легко искажается при всяких, даже незначительных дефектах в обработке выпуклой поверхности линзы и верхней поверхности пластины. Поэтому наблюдение колец Ньютона позволяет осуществить быстрый и весьма точный контроль качества шлифовки плоских пластин и линз, а так же близость их поверхностей к сферической форме.

 





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1493; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.