ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Двухлучевые интерферометры и их применение из "Волновая оптика " При интерференции двух волн, возникающих в результате отражения или преломления света, исходящего из точечного источника, появляется стационарная интерференционная картина, которая никак не локализована. Иными словами, в любой области пространства, где перекрываются интерферирующие пучки, можно наблюдать интерференцию. Эта особенность интерференции, возникающей при использовании точечного источника света, была, например, продемонстрирована в опыте с бипризмой Френеля. [c.210] Но при замене точечного источника протяженным сразу же пришлось ограничить ту область пространства, где может наблюдаться интерференция. Теперь можно уже более четко сформулировать необходимое условие локализации интерференционных полос при данной ширине 2d источника наблюдение интерференции в свете с длиной волны /. возможно лишь в той области пространства, где а) достаточно мало, чтобы выполнялось условие (5. 31). Полезно напомнить, что опыт с зеркалом Ллойда и привел к качественным соображениям о зависимости видимости интерференционной картины от апертуры интерференции при анализе этого опыта возник также вопрос о локализации интерференционных полос. [c.210] Наибольший интерес представляют собой случаи локализации интерференционных полос на поверхности какой-либо пластинки, используемой для создания разности хода (полосы равной толщины), и локализация их в бесконечности (полосы равного наклона). Удобно начать изучение этих явлений с исследования интерференции в тонких пластинах при освещении протяженными источниками света, которую часто называют цветами тонких пластин. Все наблюдали чрезвычайно красивые цвета тонких пленок (например, пленок нефти на поверхности воды) при освещении их солнечным светом. Рассмотрим физику этих явлений, так как она окажется очень полезной для понимания более сложных процессов, происходящих в интерферометрах, интерференционных фильтрах и других оптических устройствах. [c.210] При решении данной задачи (а также при рассмотрении интерферометров) будем применять более наглядный метод суммирования амплитуд. Это удобно для диэлектрических пленок, так как можно учитывать лишь одно ограл ение - коэффицргенты отражения невелики и амплитуды волн при последующих отражениях пренебрежимо малье. [c.211] Дополнительную разность хода ./2, возникающую вследствие изменения фазь при отражении волны от оптически более плотной среды, необходимо учитывать при рассмотрении конкретных экспериментов (см., например, вопрос о кольцах Ньютона). [c.211] Не будем переходить от угла преломления ср2 к углу падения ф, чтобы не усложнять соотношение (5.45). Заметим, что полученная зависимость А = /(/. Р2) имеет достаточно общий характер и в дальнейшем можно будет применить ее при описании возникновения как полос равной толидины, так и полос равного наклона. [c.212] Раньше мы исходили из представления о строго монохроматическом излучении, порождаемом колебаниями вполне определенной частоты (И = 2пс/ /.. Но в реальных экспериментах используют источники света, излучающие в достаточно широком интервале частот с той или иной степенью монохроматичности излучения. Охарактеризуем степень монохроматичности величиной А . — интервалом длин воли ( от /. до 4 А/.), в котором сконцентрировано излучение. [c.212] Легко установить общую связь между степенью монохроматичности излучения и тем порядком интерференции, который можно наблюдать. Полученная зависимость пригодна как в случае монохроматизации излучения, так и при ограничении селективности приемника. [c.212] Если наблюдать интерференцию при излучении высокой монохроматичности, например освещать пластину светом одной линии линейчатого спектра, ширина которой обычно не превышает = 0.01 А, то допустимая толщина пластины возрастет в 10 раз. В оптических экспериментах часто применяют яркую зеленую линию ртути, которую легко выделить из спектра ртути соответствующим фильтром. В этих условиях не представляет труда наблюдать интерференционную картину со стеклянными пластинами толщиной в несколько сантиметров, которые и используются в различных интерферометрах. [c.213] Учет высказанных соображений о степени монохроматичности излучений позволяет правильно оценить допустимую толщину пластин. Переходя к способам наблюдения интерференционных полос разной локализации, будем считать, что пластины тонкие , т.е. можно работать с протяженными источниками света, без каких-либо дополнительных монохроматоров. Рассмотрим отдельно два упоминавшихся выше наиболее важных предельных случая локализации интерференционных полос. [c.213] Следовательно, измерив радиус т-го интерференционного кольца и зная радиус кривизны линзы, можно определить длину волны света. [c.215] В проходящем сеете всегда возникает интерференционная картина, дополнительная к появляющейся в отраженном свете. Ото положение, легко демонстрируемое на примере колец Ньютона, позволяет еще раз отметить общее свойство всех интерференционных явлений — стационарная интерференционная картина всегда возникает в результате перераспределения потока энергии в пространстве. [c.215] Излагая схему этого простого опыта, можно еще раз отметить, что в реальных условиях возникают самые различные интерференционные полосы. При анализе условий их образования часто оказывается полезным выяснить, где локализована та или иная группа полос, что достигается выбором определенного способа наблюдения интерференционной картины. [c.217] Пусть на поверхность стекла, показатель преломления которого По нанесен слой диэлектрика оптической толщины п1 = Я/4. Показатель преломления п этого диэлектрика должен быть меньше о - Очевидно, что волны, отраженные от внешней и внутренней поверхностей такого слоя, находятся в противофазе, так как оптическая разность хода между ними составляет ./4 + Х/4 = Х/2, а изменение фазы на л ( потеря полуволны ) происходит на обеих поверхностях (рис. 5.32). [c.217] ДЛЯ света, прошедшего сложную систему с 44 преломляющими поверхностями, от длины волны. Применение двухслойной пленки позволило резко увеличить пропускание света лишь в центральной области видимого спектра (X 5500А), тогда как трехслойная пленка обеспечила высокое пропускание света в широкой области спектра, причем резко уменьшилось количество рассеянного света. [c.219] Но добиться высоких коэффициентов отражения 1 30%) таким образом практически невозможно. Эффект можно значительно усилить, если перейти от интерференции двух лучей к многолучевой интерференции. В этом случае интерференционные максимумы окажутся более острыми и их интенсивность ( макс) резко возрастет (см. 5.7). [c.219] Нетрудно заметить, что в этом случае все отраженные волны синфазны и усиливают друг друга. Для некоторой области длин волн, близкой к /-0 (удовлетворяющей условию i/i = 2 2 0/4), мы получим максимумы, ширина которых тем меньше, чем больше число интерферирующих пучков. Так, например, если нанести семь слоев, то легко добиться коэффициента отражения fR = 90 / 1 в области шириной около 500А. Для получения Л 99% (такие коэффициенты отражения необходимы в лазерной технике) надо нанести 11—13 слоев. [c.220] Следует, конечно, учитывать, что подобные интерференционные зеркала отражают в довольно узкой спектральной области, и чем больше коэффициент отражения, тем у же область длин волн Ал. внутри которой реализуется такое значение Л (рис. 5.36). [c.220] При решении различных задач приходится применять те или иные комбинации слоев, отклоняясь от простейшей схемы, изложенной выше. Так, например, условие nili = /А заменяется другими, более сложными соотношениями, получаемыми путем трудоемких расчетов и экспериментальных оценок. [c.220] Вернуться к основной статье