В) пленка переменной толщины (оптический клин)

Рис. 9

В отраженном свете интерферируют лучи , отраженные от верхней и нижней поверхностей клина (рис. 9). Так как угол обычно мал ( ), то в случае нормального падения света лучи отражаются практически по нормали.

Оптическая разность хода этих лучей определяется формулой (7):

.

Если на толщине выполняется условие : , (светлая полоса), то при увеличении толщины клина до выполнится условие : (темная полоса). Таким образом, в местах одинаковой толщины оптического клина будут наблюдаться интерференционные полосы равной толщины клина.

Рис. 10

Интерференционная картина (на виде сверху) представляет собой чередующиеся светлые и темные полосы (рис. 10). Ширина интерференционной полосы – это расстояние между двумя соседними минимумами (или максимумами).

Г) кольца Ньютона

Кольца Ньютона образуются при интерференции световых волн, отраженных от воздушного зазора между пластинкой и лежащей на ней линзой с большим радиусом кривизны (рис. 11). Интерференционная картина в виде концентрических чередующихся светлых и темных колец образуется в результате наложения лучей . Оптическая разность хода этих лучей определяется следующей формулой:

(8)

Здесь – показатель преломления среды, находящейся в зазоре, причем, , где – показатель преломления стеклянных линзы и пластинки; – толщина зазора.

пластинка линза Рис. 11

Величина радиуса -го кольца связана с шириной зазора теоремой Пифагора (см. треугольник на рис. 11): . Подставляя величину в формулу (8), получаем соотношение в виде: . (9) Для темных колец (в отраженном свете), полагая в выражении (9) , имеем следующую формулу: . (10)

Для светлых колец, используя условие максимума интенсивности , из соотношения (9) получаем выражение:

. (11)

Измеряя с помощью микроскопа радиус кольца с номером , и используя формулу (10) или (11), можно определить одну из следующих величин: – показатель преломления среды; – радиус линзы; – длину волны света.

Дифракция света

Дифракцией называют прохождение волны в область геометрической тени, т. е. нарушение прямолинейного хода луча вблизи преград, размер которых соизмерим с длиной волны .

Дифракция света объясняется с помощью принципа Гюйгенса – Френеля: любая точка фронта волны является источником вторичных сферических волн, которые когерентны; их интерференция дает результирующую интенсивность волны в любой точке наблюдения. Так в точке в области геометрической тени от непрозрачного диска наблюдается дифракционный максимум – светлое пятно (рис. 12). Таким образом, дифракция – это интерференция многих лучей от вторичных источников.

(светлое пятно) экран непро-зрачный диск плоский фронт волны Рис. 12 Рис. 13

Для сложения колебаний от многих источников используют метод зон Френеля: фронт волны мысленно разделяют на зоны – такие, чтобы оптическая разность хода лучей от соседних зон была равна : . В таком случае колебания в лучах, пришедших от соседних зон, будут в противофазе и при сложении лучи ослабляют друг друга (рис. 13). На рис. 13 вектор – вектор амплитуды колебаний от вторичных источников -й зоны Френеля; – та же величина для -й зоны. Амплитуда результирующего колебания светового вектора в точке , с учетом противофазы, описывается знакопеременным рядом: .

Интенсивность света в точке пропорциональна квадрату этой амплитуды: .