Интерференция света в тонких пластинках.

Интерференционные полосы равного наклона. При освещении тонкой пленки происходит наложение волн от одного и того же источника, отразившихся от передней и задней поверхностей пленки. При этом может возникнуть интерференция света. Если свет белый, то интерференционные полосы окрашены. Интерференцию в пленках можно наблюдать на стенках мыльных пузырей, на тонких пленках масла или нефти, плавающих на поверхности воды, на пленках, возникающих на поверхности металлов или зеркала.

Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru

Рассмотрим сначала плоскопараллельную пластинку толщины Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru с показателем преломления Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru (рис. 2.11). Пусть на пластинку падает плоская световая волна, которую можно рассматривать как параллельный пучок лучей. Пластинка отбрасывает вверх два параллельных пучка света, один из которых Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru образовался за счет отражения от верхней поверхности пластинки, второй Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru – вследствие отражения от нижней поверхности. Каждый из этих пучков представлен на рис. 2.11 только одним лучом.

При входе в пластинку и при выходе из нее пучок 2 претерпевает преломление. Кроме двух пучков Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru и Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru , пластинка отбрасывает вверх пучки, возникающие в результате трех-, пяти- и т.д. кратного отражения от поверхностей пластинки. Однако ввиду малой интенсивности их можно не принимать во внимание.

Рассмотрим интерференцию лучей, отраженных от пластинки. Поскольку на пластинку падает плоская волна, то фронт этой волны представляет собой плоскость, перпендикулярную лучам 1 и 2. На рис. 2.11 прямая ВС представляет собой сечение волнового фронта плоскостью рисунка. Оптическая разность хода, приобретаемая лучами 1 и 2 до того, как они сойдутся в точке С, будет Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru (2.13)

где Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru – длина отрезка ВС, а Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru – суммарная длина отрезков АО и ОС. Показатель преломления среды, окружающей пластинку, полагаем равным единице. Из рис. 2.11 видно, что Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru , Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru . Подстановка этих выражений в (2.13) дает Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru . Воспользуемся законом преломления света: Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru ; и учтем, что Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru , тогда для разности хода получим следующее выражение: Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru .

При вычислении разности фаз между колебаниями в лучах Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru и Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru нужно, кроме оптической разности хода Δ, учесть возможность изменения фазы при отражении в точке С. В точке С отражение волны происходит от границы раздела среды оптически менее плотной со средой оптически более плотной. Поэтому фаза волны претерпевает изменение на p. В точке Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru отражение происходит от границы раздела среды оптически более плотной со средой оптически менее плотной, и скачка фазы в этом случае не происходит. Качественно это можно представить себе следующим образом. Если толщину пластинки устремить к нулю, то полученная нами формула для оптической разности хода дает Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru . Поэтому при наложении лучей Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru и Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru должно происходить усиление колебаний. Но это невозможно, так как бесконечно тонкая пластинка вообще не может оказывать влияния на распространение света. Поэтому волны, отраженные от передней и задней поверхности пластинки, должны при интерференции гасить друг друга. Их фазы должны быть противоположны, то есть оптическая разность хода Δ при d→0 должна стремиться к Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru . Поэтому к прежнему выражению для Δ нужно прибавить или вычесть Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru , где λ0 – длина волны в вакууме. В результате получается:

Интерференция света в тонких пластинках. - student2.ru . (2.14)

Итак, при падении на пластинку плоской волны образуются две отраженные волны, разность хода которых определяется формулой (2.14). Эти волны могут интерферировать, если оптическая разность хода не превышает длину когерентности. Последнее требование для солнечного излучения приводит к тому, что интерференция при освещении пластинки наблюдается только в том случае, если толщина пластинки не превышает нескольких сотых миллиметра.

Условие максимума: Δ = (2m+1)*λ/2.

Наши рекомендации