Физика. Оптика. Квантовая механика: Учебное пособие (Разделы: волновая оптика, квантовая природа излучения, элементы квантовой механики, физики атомов молекул и твердого тела, ядерной физики)

пучком света на ее поверхности возникает система интерференционных полос. Каждая из полос возникает за счет отражения от мест пластинки, имеющих одинаковую толщину (в общем случае толщина пластинки может изменяться произвольно). Интерференционные полосы, возникающие в результате интерференции от мест одинаковой толщины, называются полосами равной толщины. Примером полос равной толщины

являются кольца Ньютона. Кольца Ньютона наблюдаются при отражении света от соприкасающихся друг с другом плоскопараллельной толстой стеклянной пластинки и плоско-выпуклой линзы с большим радиусом кривизны (рис. 1.4). Роль тонкой пленки, от поверхностей которой отражаются когерентные волны, играет воздушный зазор (c изменяющейся толщиной b) между пластиной и линзой. При нормальном падении света полосы равной толщины имеют вид концентрических окружностей, при наклонном падении – эллипсов.

Радиусы светлых и темных колец Ньютона найдем по формуле:

,        m =1, 2, 3

Четным m соответствуют радиусы светлых колец, нечетным m – радиусы темных колец. Значению m = 1 соответствует r = 0, т.е. точка в месте касания пластинки и линзы. В этой точке наблюдается минимум интенсивности, обусловленный изменением фазы на p при отражении световой волны от пластинки.

Просветление оптики

Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4 % падающего света. В сложных объективах такие отражения совершаются многократно, и суммарная потеря светового потока достигает заметной величины. Отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов. В просветвленной оптике для устранения отражения света на каждую свободную поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления иным, чем у линзы. Толщина пленки подбирается так, чтобы волны, отраженные от обеих ее поверхностей, погашали друг друга. Особенно хороший результат достигается, если показатель преломления пленки равен корню квадратному из показателя преломления линзы. При этом условии интенсивность обеих отраженных от поверхностей пленки волн одинакова.

1.6. ВОПРОСЫ

1. Чему равна длина волны света в вакууме? В среде?

2. Какова связь интенсивности света с амплитудой световой волны?

3. Что такое световой луч?

4. Какая волна называется монохроматической?

5. Чем отличается когерентное излучение от некогерентного?

6. Что называется длиной когерентности?

7. Что такое время когерентности?

8. Чем отличается пространственная когерентность от временной?

9. Что такое цуг волны?

10. Что называется интерференцией света?

11. Какие методы применяются для получения когерентных световых волн?

12. Что такое оптический путь? Оптическая разность хода?

13. Запишите условия интерференционного максимума и минимума.

14. В чем заключается метод Юнга?

15. Что представляет собой бипризма Френеля?

16. Чему равна ширина интерференционной полосы?

17. Где наблюдаются полосы равного наклона?

18. Начертите ход лучей, объясняющий образование полос равной толщины.

19. Запишите условия интерференционного максимума и минимума.

20. Где образуются кольца Ньютона?

21. Что означает «оптически более плотная среда»?

1.7. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

·  Скорость света в среде

u = с/п где  с – скорость света в вакууме; n- абсолютный показатель преломления среды.

·  Оптическая длина пути световой волны

, где l – геометрическая длина пути световой волны в среде с показателем преломления n.

·  Оптическая разность хода двух световых волн

.

·  Оптическая разность хода световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки или пленки, находящейся в воздухе

, или

, где  d – толщина пластинки (пленки); q - угол падения; q₁ - угол преломления.

Второе слагаемое в этих формулах учитывает изменение оптической длины пути световой волны на  l/2 при отражении ее от среды оптически более