Вопрос 5. Применение интерференции в технике

Явление интерференции достаточно широко используется для создания различных измерительных и контролирующих устройств.

Интерферометры - приборы, служащие для точного измерения малых длин (в частности, длин световых волн) и углов, а также определения показателя преломления прозрачных сред.

В промышленности интерферометр широко применяется для контроля качества (гладкости) металлических и других шлифованных поверхностей. Качество обработки поверхности изделий определяется до См.

Просветление оптики.

Особое место в применении интерференции занимает просветленная оптика. При прохождении света через линзы или призмы от каждой из поверхностей световой поток частично отражается. Отполированная поверхность стекла отражает 4 падающего на него света. В сложных оптических системах, где много линз и призм, проходящий световой поток уменьшается значительно; кроме того, появляются блики. Установлено, что в перископах подводных лодок отражается 50 входящего в него света. В объективе фотоаппарата около 25 , в микроскопе - 50 и т.д.

Для устранения этих дефектов оптических систем и применяется метод просветленной оптики. Сущность метода заключается в том, что оптические поверхности покрывают тонкими пленками, создающими интерференционные явления.

Обычно толщина просветляющей пленки падающего света. Тогда отраженный свет имеет разность хода, равную , что соответствует условию максимума при интерференции.

Таким образом, достигается четкое изображение, уничтожаются блики.

Просветляющие покрытия наносятся на поверхности линз и призм путем химической обработки (травление в кислоте), путем нанесения пленок фторидов при испарении в вакууме или механически.

Вопрос 6. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр

Дифракцией света называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле - явление отклонения направления света от прямолинейного в однородной среде.

Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проходить через небольшие отверстия в экранах и т.д.

Принцип Гюйгенса – Френеля

Каждая точка, до которой доходит волна, является центром вторичных сферических волн – принцип Гюйгенса, объясняющий явление дифракции. Принцип Гюйгенса решает лишь задачу равномерного распределения волн нового фронта, но не затрагивает вопроса об амплитуде, и, соответственно, об интенсивности волн, распространяющихся по разным направлениям.

Френель развил этот принцип дальше, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн.

Принцип Гюйгенса – Френеля: каждая точка фронта волны является источником вторичных сферических когерентных волн.

Дифракционная решетка. Дифракционный спектр

Дифракционная решетка – спектральный прибор, служащий для разложения света в спектр и измерения длины волны.

Решетки бывают металлические и стеклянные. Наблюдения на металлических решетках проводятся только в отраженном свете, а на стеклянных - чаще в проходящем свете.

Дифракционная решетка представляет собой систему параллельных щелей равной ширины а, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками b. Величина

d = a + b = называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где N – число штрихов на единицу длины волны.

Пусть плоская монохроматическая волна падает нормально к плоскости решетки (рис.7)

MN = a

NC = b

d = a + b = MC

рис.7

(12)

где κ = 0, 1, 2 …

По принципу Гюйгенса-Френеля каждая щель является источником вторичных волн, способных интерферировать друг с другом. Получившуюся дифракционную картину можно наблюдать в фокусной плоскости собирающей линзы. Формулу (12) называют формулой дифракционной решетки (κ – порядок главного максимума).

При наблюдении дифракции в немонохроматическом (белом) свете все главные максимумы, кроме нулевого центра, окрашены.

Дифракционный спектр – радужная плоскость, содержащая семь цветов – от фиолетового до красного.