Распространение волн. Наложение волн. Когерентность: Лекция 2

Схемы опытов по наблюдению интерференции

image.png Интересный пример интерференционных явлений - «интерференция в тонких пленках» - наблюдаются при возникновении интерференции в точке наблюдения лучей, отраженных от двух поверхностей тонкой прозрачной пленки. Это явление активно используется и в оптических приборах - например, для просветления оптики. Толщину тонкого слоя, наносимого на поверхность объектива прибора, можно подобрать так, чтобы разность хода лучей, отраженных от двух сторон пленки, соответствовала условию минимумов - тогда интенсивность отраженной волны становится минимальной. Впрочем, в «школьных» задачах обычно ограничиваются случаем нормального падения света на тонкую пленку.

Пример 2

Условие

На поверхность стекла с показателем преломления 1,33 нанесена пленка с толщиной h=270 нм из прозрачного материала с показателем преломления 1,50. Для какой длины волны видимого света это покрытие для нормально падающих лучей будет «просветляющим» (т.е. отраженные лучи будут максимально погашать друг друга)?

Решение

image.png При отражении от пленки появятся две отраженные волны от границы раздела воздух-пленка (на которой происходит отражение от оптически более плотной среды и фаза волны сдвигается на \pi ) и от границы раздела пленка-стекло (отражение от оптически менее плотной среды, при котором фазовый сдвиг отсутствует). С учетом добавки к оптической длине пути лучей первой волны \lambda / 2 оптическая разность хода лучей \Delta d=n \cdot 2 h-\frac{\lambda}{2} , и она должна быть равна нечетному числу длин полуволн, то есть n \cdot 2 h-\frac{\lambda}{2}=(2 m-1) \frac{\lambda}{2} \Rightarrow \lambda=\frac{2 n h}{m}, где m=1,2, \ldots . Поскольку 2 n h=810 нм, то m=1 отвечает инфракрасному диапазону, m=2 нам подходит, так как \lambda=405 нм - это видимый свет (фиолетовый), а m=3 ( \lambda=270 нм) уже относится к ульрафиолетовой части спектра. Так что ответ получился единственным это \lambda=405 нм.

Ответ \lambda=405 нм.

Другие схемы интерференции связаны с различными способами организовать «встречу» когерентых лучей от одного источника. Начнем с интерференция лучей от двух точечных источников. Обычно когерентность обеспечивается тем, что это два изображения одного и того же реального источника.