Курс общей физики. Миловидова С.Д - 70 стр.

UptoLike

Рубрика: 

70
В отличие от механических волн, для электромагнитных
(световых ) волн необходимо определять не геометрическую разность
хода , а так называемую оптическую разность хода лучей , которая будет
рассмотрена ниже.
Интерференция света , отраженного от прозрачных пленок
Рассмотрим интерференционные явления, возникающие при
отражении света от тонких прозрачных пластин (пленок).
Пусть на тонкую пленку толщиной d падают параллельные лучи
монохроматического света (рис.4). Очевидно , что из некоторой точки С
будут выходить два практически
совпадающих когерентных луча : луч 2,
отраженный от верхней поверхности пленки,
и луч 1, отраженный от нижней ее
поверхности. Понятно, что разность хода
l
этих лучей зависит от угла падения α и
толщины пленки d пленки . Кроме того,
l
зависит еще и от показателя преломления n
вещества пленки, так как на участке АВС
луча 1 световые волны распространяются со
скоростью в n раз меньшей , чем на участке DC луча 2. Это ведет к
увеличению разности фаз волн, а, следовательно , и разности хода лучей .
Поэтому в данном случае следует рассматривать оптическую разность
хода лучей .
(
)
(
)
.2/
λ
+
+
=
CDnBCABl (8)
Слагаемое λ /2 появляется в связи с тем , что луч 2 отражается (в точке
С ) от оптически более плотной среды , его фаза изменяется на π, что
соответствует дополнительной разности хода λ /2. Луч 1 отражается (в
точке В ) от оптически менее плотной среды , его фаза не изменяется.
Если разность хода равна целому числу длин волн λ падающего
света , то лучи 1 и 2 максимально усилят друг друга . Нетрудно усмотреть,
что при (при данном значении α ) такой результат интерференции будет
иметь место не только для точки С , но и для всех других точек
поверхности пленки. Поэтому глазу , аккомодированному на поверхность
пленки , вся пленка представится ярко освещенной . Если же
l
равно
нечетному числу полуволн, то все отраженные от ее поверхности лучи
взаимно погасятся и пленка будет казаться темной .
Таким образом , изменяя угол падения α , мы увидим пленку
попеременно то светлой , то темной .
До сих пор мы имели дело с плоскопараллельной пленкой .
Рассмотрим теперь пленку переменной толщины , например,
клинообразную (рис.5). В отраженном свете поверхность такой пленки уже
не покажется равномерно освещенной , так как разность хода лучей ,
интерферирующих в различных (по толщине ) местах пленки , будет
неодинаковой . Эта разность сохраняется постоянной только вдоль линий ,
параллельных ребру клина , и убывает в направлении от основания к ребру
( рис.5 а). Поэтому поверхность клинообразной пленки представится
n
A
B
C
D
1
2
2
1
Рис. 4
                                            70
       В отличие от мех а нических волн,                     для       электрома гнитны х
(световы х ) волн необх одимо определять не геометрическу ю ра з                      ность
х ода, а так на з   ы ва ему ю оптическу ю ра з     ность х ода лу чей , котора я бу дет
ра ссмотрена ниже.
        И нтерференция света , отра женного от прозра чны х пленок
       Ра ссмотрим интерф еренционны е явления, воз                      ника ю щ ие при
отра жении света оттонких проз          ра чны х пла стин(пленок).
       П у сть на тонку ю пленку толщ иной d па да ю т па ра ллельны е лу чи
монох роматического света (рис.4). О чевидно, что изнекоторой точки С
                             ’       бу ду т       вы х одить       два       пра ктически
1       2 D                2         совпада ю щ их когерентны х лу ча : лу ч 2,
                          1’         отра женны й отверх ней поверх ности пленки,
       A                             и лу ч 1, отра женны й от нижней ее
                    C                поверх ности. П онятно, что ра з      ность х ода ∆l
                               n этих лу чей зависит от у гла па дения α и
                                     толщ ины пленки d пленки. К роме того, ∆l
             B                       за висит ещ е и от пока з     а теля преломления n
          Рис. 4                     вещ ества пленки, та к как на у ча стке А ВС
                                     лу ча 1 световы е волны ра спростра няю тся со
скоростью в n ра зменьш ей , чем на у ча стке DC лу ча 2. Э то ведет к
у величению ра з     ности ф а зволн, а , следовательно, и ра з        ности х ода лу чей .
П оэтому в да нном слу ча е следу ет ра ссма тривать оптическу ю ра з                 ность
х ода лу чей .               ∆l = ( AB + BC )n − (CD + λ / 2 ).              (8)
       С ла га емое λ /2 появляется всвяз      и с тем, что лу ч 2 отра жа ется (вточке
С ) от оптически более плотной среды , его ф а з              а из меняется на π, что
соответству ет дополнительной ра з          ности х ода λ /2. Л у ч 1 отра жа ется (в
точке В) отоптически менее плотной среды , его ф а з            а не из  меняется.
       Е сли ра з  ность х ода равна целому числу длин волн λ па даю щ его
света , то лу чи 1 и 2 ма ксима льно у силят дру г дру га. Н етру дно у смотреть,
что при (при да нном з         на чении α) такой рез     у льта т интерф еренции бу дет
иметь место не только для точки С , но и для всех дру гих точек
поверх ности пленки. П оэтому гла з         у , а ккомодирова нному на поверх ность
пленки, вся пленка предста вится ярко освещ енной . Е сли же ∆l ра вно
нечетному числу полу волн, то все отра женны е от ее поверх ности лу чи
вз а имно пога сятся и пленка бу детка з       а ться темной .
       Т а ким обра з    ом, из   меняя у гол па дения α, мы у видим пленку
попеременно то светлой , то темной .
       Д о сих пор мы имели дело с плоскопа ра ллельной пленкой .
Ра ссмотрим         теперь пленку            переменной         толщ ины ,       на пример,
клинообра з    ну ю (рис.5). В отра женном свете поверх ность та кой пленки у же
не пока жется ра вномерно освещ енной , та к ка к ра з                ность х ода лу чей ,
интерф ериру ю щ их в ра з        личны х (по толщ ине) местах пленки, бу дет
неодина ковой . Э та ра з    ность сох ра няется постоянной только вдоль линий ,
па ра ллельны х ребру клина , и у бы ва етв на пра влении отоснова ния к ребру
(рис.5 а ). П оэтому поверх ность клинообра з               ной пленки предста вится