Просветление оптики

На границе раздела воздух-стекло около 4% энергии света отражается (в слож-ных оптических системах отражается около 50% ). Для уменьшения отражения при преломлении на поверхность линзы напыляют прозрачный диэлектрик с , где n₁ и n₂ – показатели преломления граничащих сред. При этом амплитуды волн, отра-женных от обеих поверхностей пленки будут примерно равными, а её толщину подбирают так, чтобы эти волны складывались в противофазе и гасили друг друга.

_{Интерферометр
Майкельсона}

С его помощью измерена длина волны света, изучена тонкая структура спектральных линий, сделано сравнение эталонного метра с определенной длиной волны света, поставлен опыт Майкельсона, показавший независимость скорости света от направления.

Луч света от источника S попадает на разделительную пластинку Р (две склеенные стеклянные пластины с полупрозрачным напылением между ними), разделяется на лучи 1 и 2, которые после отражения от зеркал 3₁ и З₂ вновь попадают на Р и образуют лучи 1' и 2', образующие интерференционную картину в фокальной плоскости зрительной трубы Т. Зеркало 3₁ - фиксировано, З₂ - перемещается вдоль линии луча 2 и может менять угол наклона в двух плоскостях. При этом интерференционная картина зависит от положения зеркала З₂, что обеспечивает большие возможности применения прибора.

Дифракция света

Дифракция - огибание волной препятствий.

Значит, световая волна попадает в область геометрической тени и процессы выходят за рамки геометрической оптики . Для теоретического описания дифракции света достаточно решить уравнения Максвелла при определенных граничных условиях, что математически достаточно сложно. Задачи распределения интенсивности света приближенно решают на основе принципа Гюйгенса - Френеля.

П ринцип Гюйгенса - Френеля (пгф)

ПГФ работает при условии, что размеры препятствия превышают длину световой волны. Пусть на пути волны имеется непрозрачная преграда с отверстием S в ней. Разобьем поверхность S на малые участки dS и тогда принцип Гюйгенса-Френеля: для определения колебания в некоторой т. P, лежащей перед поверхностью S, надо найти колебания, приходящие в т. P, от всех элементов dS поверхности S и затем сложить их с учетом амплитуд и фаз.

П редполагается, что все dS - источники когерентных волн.

Тогда на векторной диаграмме:

^{Зоны
Френеля}

Р ассмотрим преграду N с круглым отверстием, на оси которого расположен точечный источник света S. Сферическая волновая поверхность, отсеченная преградой, (согласно ПГФ) является источником вторичных волн, приходящих в т. Р, лежащую на оси симметрии отверстия SO. Разобьем волновую поверхность на кольцевые зоны, путем проведения сфери-ческих поверхностей радиусов Pb, Pb+ , Pb+ и т.д. через . Амплитуды участков dS одной зоны примерно равны амплитудам соответствующих участков соседней зоны, площади зон примерно равны. Значит, в каждой зоне найдется участок dS, отстоящий от т. Р на некоторое расстояние l, которому соответствует некоторый участок dS' соседней зоны, отстоящий от т. Р на ℓ+ , т.е. источники dS и dS' имеют разность фаз π и взаимно ослабляют друг друга. Значит, если при разбиении волновой поверхности мы имеем четное число зон Френеля, то в т.P наблюдаем минимум интенсивности света, если нечетное - максимум (одна зона Френеля не скомпенсирована).

Число зон Френеля в данном случае зависит от положения т. и длины волны λ.

^{Спираль
Френеля}

Р азделим волновую поверхность на дифференциально узкие концентрические кольцевые зоны. От каждой зоны в т. Р приходит колебание dA _i, причем с увеличением расстояния от т. Р амплитуда dA_i уменьшается, а отставание по фазе растет. Например, для таких зон, лежащих в первой зоне Френеля: dA₁ (от центра первой зоны) отличается от dA_N (от края первой зоны) на или на π.