Кільця Ньютона
Інтерференційна картина від клина змінної товщини вперше була вивчена Ньютоном. Плоскоопукла лінза з великим радіусом кривизни (10...100 м) притискається опуклою поверхнею до плоскої пластинки так, що між ними утворюється повітряний клин змінної товщини d, яка залежить від розташування точки В, що описується радіусом r. З прямокутного трикутника АВС маємо:
r 2 = R2 – (R – d)2 = (2r –d) d = 2Rd або d = r2/ 2R .
Пучок паралельних променів падає нормально на лінзу. Промінь, що досягає. Точки В, частково відбивається, а частково проходить у повітряний клин (практично вертикально, тому що кривизна лінзи дуже мала). Відбиваючись у точці Д від пластинки, він повертається назад і інтерферує з променем, відбитим у точці В. У точці Д відбувається відбивання від оптично більш густого середовища (лінза), тому шлях збільшується на півхвилі, і оптична різниця ходу обох інтерферуючих відбитих променів дорівнює:
Δ = 2d + λ0/2 = r2/R + λ0/2.
При освітленні системи монохроматичним світлом у відбитому світлі будуть спостерігатись світлі та темні кільця сталих радіусів r , які чергуються. Радіуси темних кілець визначаються за умовою мінімумів інтерференції :
Δ = (2m + 1)λ/2, тобто r2/R + λ/2 = mλ + λ/2,
тому радіус m – го темного кільця дорівнює: rm = (mλR)1/2 . (20)
Радіуси послідовних світлих кілець знаходяться за умовою максимумів:
Δ = 2mλ/2, тому радіус m - світлого кільця rm = ((m – 1/2) λR)1/2 . (21)
Відлік темних кілець починається з m = 0, тобто від самого центру інтерференційної картини, а відлік світлих кілець – з m =1. Радіуси кілець зростають пропорційно кореню квадратному з їх номера m, тобто з віддаленням від центру кільця розміщуються густіше. При освітленні приладу білим світлом світлі кільця стануть різнокольоровими.
Вимірюючи радіуси кілець, можна, якщо відомий радіус кривизни R, визначити довжину хвилі світла λ, яким освітлюється прилад, і навпаки, знаючи λ, знайти радіус кривизни лінзи R.
Правильна форма кілець Ньютона легко спотворюється при будь-яких, навіть незначних, дефектах в обробці опуклої поверхні лінзи і верхньої поверхні пластини. Тому спостереження форми кілець Ньютона дає можливість здійснювати швидкий і дуже точний контроль якості шліфування плоских пластин і лінз, а також близькість поверхонь останніх до сферичної форми.
Просвітлення оптики — збільшення прозорості деталей оптичних систем (лінз, оптичних призм) нанесенням на їхні поверхні тонкого шару певної речовини (або кількох шарів) з показником заломлення, меншим, ніж у матеріалу оптичної деталі. Просвітлення оптики — результат інтерференції світла, яке відбивається від передньої та задньої границь цього шару (просвітлюючої плівки). При належному доборі речовини і товщини плівки для певного кута падіння і певної довжини хвилі світла відбиті світлові хвилі можуть повністю погасити одна одну. Оскільки найбільша чутливість людського ока відповідає центральній частині видимої ділянки спектра з
λ = 555 нм, товщину плівки здебільшого беруть рівною 1/4 вказаної довжини хвилі. При цьому відбиття буде малим для зеленого і найбільшим для синьо-фіолетового та червоного світла (у відбитому світлі поверхня оптичної деталі матиме пурпуровий відтінок).
Інтерферометр — прилад, у якому використовують інтерференцію для вимірювання довжини хвиль світла, показників заломлення прозорих середовищ, тощо.
Інтерферометр Фабрі-Перо або еталон Фабрі-Перо — багатопроменевий інтерференційний спектральний прилад з високою роздільною здатністю, збудований у 1913 році французськими фізиками Шарлем Фабрі та Альфредом Перо. За своєю будовою інтерферометр — плоскопаралельна пластинка (зазвичай повітряна), утворена двома старанно відшліфованими та відполірованими плоскими поверхнями (скляні або кварцеві). Зовні ці пластини можуть утворювати невеликий кут із внутрішнім, для того щоб світлові блими не заважали спостереженню головної частини інтерференційної картини. Внутрішня частина пластин вкривається сріблом або іншим металом, щоб вони мали високий коефіцієнт відбиття.
Інтерференційна картина — кільця рівного нахилу, оскільки утворена вона від пучка світла, що розходиться від широкого джерела. Порядок інтерференції залежить від відстані між пластинами, а різкість — від коефіцієнта відбиття металу на внутрішніх повернях плоских пластинок.
Інтерферометр Майкельсона — оптичний прилад, винайдений Альбертом Майкельсоном та призначений для отримання і аналізу інтерференційної картини від когерентних світлових променів, що пройшли різний шлях.
Явище дифракції світла наглядно підтверджує теорію корпускулярно-хвильвої природи світла.
Спостерігати дифракцію світла важко, оскільки хвилі відхиляються від перешкод на помітні кути лише за умови, що розміри перешкод приблизно дорівнюють довжині хвилі світла, а вона дуже мала.
Уперше, відкривши інтерференцію, Юнг виконав дослід з дифракції світла, за допомогою якого були вивчені довжини хвиль, що відповідають світловим променям різного кольору. Вивчення дифракції отримало своє завершення в працях О. Френеля, який і побудував теорію дифракції, яка в принципі дозволяє розраховувати дифракційну картину, яка виникає внаслідок огинання світлом будь-яких перешкод. Таких успіхів Френель досягнув, об'єднавши принцип Гюйгенса ідеєю інтерференції вторинних хвиль.
Принцип Гюйгенса-Френеля формулюється так: дифракція виникає внаслідок інтерференції вторинних хвиль.
Дифракція Френеля - дифракційна картина, яка спостерігається на невеликій віддалі від перешкоди, в умовах, коли основний вклад у інтерференційну картину дають границі екрану.
На малюнку справа схематично зображений непрозорий екран із круглим отвором (апертуру), за яким розташоване джерело світла, зображення фіксується на іншому екрані. Внаслідок дифракції світло, яке проходить через отвір розходиться, тож область, яка була б тінню згідно з геометричною оптикою, буде частково освітленою. Натомість в області, яка при прямолінійному розповсюджені світла була б освітленою, спостерігатимуться коливання інтенсивності освітлення у вигляді концентричних кілець.
Дифракційна картина у випадку дифракції Френеля залежить від віддалі між екранами й від розташування джерела світла. Її можна розрахувати, вважаючи, що кожна точка у перетині апертури випромінює сферичну хвилю згідно з принципом Гюйгенса. У точці спостереження (на другому екрані) хвилі або підсилюють одна одну або гасяться в залежності від різниці ходу.
Роздільна здатність або роздільність — спроможність приладу розрізняти дрібні деталі.
Термін походить із оптики, де роздільна здатність визначається як мінімальна віддаль між двома окремими штрихами, при яких вони сприймаються, як окремі штрихи, а не зливаються докупи.
Роздільна здатність оптичних приладів обмежена, як фундаментальними фізичними законами (наприклад, дифракцією світла), так і недосконалістю приладу.
Голографія — набір технологій для точного запису, відтворення і переформатування хвильових полів. Це - спосіб одержання об'ємних зображень предметів на фотопластинці (голограми) за допомогою когерентного випромінювання лазера. Голограма фіксує не саме зображення предмета, а структуру відбитої від нього світлової хвилі (її амплітуду та фазу). Для отримання голограми необхідно, щоб на фотографічну пластинку одночасно потрапили два когерентних світлових пучки: предметний, відбитий від об'єкта та опорний – що приходить безпосередньо від лазера. Світло обох пучків інтерферує, створюючи на пластинці чергування дуже вузьких темних і світлих смуг - інтерференційну картину.
Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти хвилі світла.
Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією. Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти — виникає в спектральних областях, близьких до частот інтенсивного поглинання.
Поляризація – явище спрямованого коливання векторів напруженості електричного поля E або напруженості магнітного поля H.
Терміном поляризація електромагнітної хвилі або поляризація світла описується просторова орієнтація електричної складової електромагнітної хвилі - вектора напруженості електричного поля.
Електромагнітна хвиля в порожнечі завжди поперечна, тобто вектор напруженості електричного поля перпендикулярний до напрямку розповсюдження хвилі. Однак, при цьому залишаються ще дві різні незалежні можливості орієнтації напруженості. Більш того, цей вектор може змінювати свою орієнтацію з часом.
Електромагнітні хвилі в залежності від виду поляризації поділяються на неполяризовані, лінійно-поляризовані, циклічно-поляризовані, еліптично-поляризовані
При падінні хвилі на плоску поверхню розділу двох середовищ зручно виділити s-поляризацію й p-поляризацію.