Просветление оптики

В современных оптических системах из-за большого числа отражающих поверхностей интенсивность проходящего света ослабляется, т.е. уменьшается светосила прибора.

Явление интерференции позволяет свести к минимуму коэффициент отражения поверхностей. Для этого осуществляется «просветление» оптики. На отражающую поверхность (например, линзы) наносится тонкая пленка с коэффициен- том преломления , меньшим, чем у материала линзы .

Падающий на поверхность пленки луч 1 частично отражается от внешней и внутренней границы просветляюще- го слоя. Вследствие когерентности отраженных лучей и , возникает интерференция, результат которой определяется толщиной пленки и значениями коэффициентов и . Если , и подобрать так, чтобы отраженные волны и находились в противофазе, то произойдет взаимное ослабление, в результате чего уменьшится коэффициент отражения. Полное гашение волн и наблюдается при условии . Так как наибольшей чувствительности газа соответствует зеленый свет с , то толщину пленки подбирают равной указанной длины волны. Для краев видимого спектра (красных и фиолетовых лучей) условие минимума интерференции не выполняется, эти лучи будут отражаться. Поэтому просветленная оптика имеет красно-фиолетовую окраску.

5.3. Дифракция света

5.3.1. Принцип Гюйгенса-Френеля

Дифракцией света называется совокупность явлений, связанных с огибанием световыми волнами препятствий, их проникновением в область геометрической тени и образованием максимумов и минимумов интенсивности.

О гибание светом препятствия можно объяснить с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка фронта волны является элементарным источником вторичных волн (рис.5.11). Огибающая вторичных волн образует новый фронт волны. Однако принцип Гюйгенса не в состоянии решить задачу по определению интенсивности волн.

Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн.

Содержание принципа Гюйгенса-Френеля составляют следующие три утверждения:

1. Реальный источник света можно заменить эквивалентной системой фиктивных вторичных источников и возбуждаемых ими вторичных волн. В качестве вторичных источников можно выбрать малые участки любой замкнутой поверхности охватывающей источник (рис.5.12). Выбор поверхности произволен, но целесообразно её совмещать с одной из волновых поверхностей, соответствующих реальному источнику .

При этом фазы колебаний всех вторичных источников будут одинаковы.

2. Вторичные источники, эквивалентные одному и тому же источнику , когерентны между собой. Поэтому волны, распространяющиеся от источника ,интерферируют при наложении, приводя к образованию максимумов и минимумов интенсивности.

3. Ампрлитуда колебаний возбуждаемых в точке наблюдения, пропорциональна площади соответствую- щего участка волновой поверхности и зависит от угла φ между внешней нормалью к волновой поверхности и направлением распространения света

, (5.36)

где а -величина, пропорциональная амплитуде первичной волны в точках элемента , r – расстояние до точки наблюдения, - монотонно убывает от 1 при φ=0 до 0 при φ =π/2.