5. Интерференция в тонком клине.

П ри наложении двух или нескольких когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией света. В природе часто можно наблюдать радужное окрашивание тонких пленок (масляные пленки на воде, мыльные пузыри, оксидные пленки на металлах), возникающее в результате интерференции света, отраженного двумя поверхностями пленки (см. рис. 3.2). Некоторые явления наблюдались ещё И. Ньютоном, но не могли быть объяснены с точки зрения его корпускулярной теории. Правильное объяснение интерференции света как типично волнового явления было дано в начале XIX в. Т. Юнгом и О. Френелем. Интерференция света имеет самое широкое применение для измерения длины волны излучения, исследования тонкой структуры спектральной линии, определения плотности, показателей преломления и дисперсионных свойств веществ, для измерения углов, линейных размеров деталей в длинах световой волны, для контроля качества оптических систем и многого другого. На использовании интерференции основано действие интерферометров и интерференционных спектроскопов; метод голографии также основан на этом явлении.

Интерференционные полосы, возникающие в результате интерференции от мест равной толщины (на рис. 3.3 это размеры d и d^/) в клиновидных пластинках (пластинках переменной толщины), называются полосами равной толщины.

П усть α – угол между боковыми поверхностями клина, на одну из которых падают параллельные лучи (1) и (3) под углом φ. Лучи (2) и (4) интерферируют между собой в точке С, так как являются когерентными. При этом, если α и φ являются малыми углами, то точка С расположена вблизи поверхности клина. Оптическая разность хода для лучей 1, 2, 4 равна . Полагая, что AC=BD=d, получаем следующее выражение для оптической разности хода , где d – толщина клина в месте падения на него луча, n – показатель преломления материала клина. Дополнительная разность хода возникает в результате отражения волн от границы раздела двух сред. Знак «+» следует взять в том случае, когда происходит отражение от менее плотной среды (в точке В). Знак «–» берется тогда, когда происходит отражение от более плотной среды (в точке А).

Оптической длиной пути L называется произведение геометрической длины пути световой волны в данной среде на показатель преломления, а – разность оптических длин проходимых волнами путей – называется оптической разностью хода.

6. Ход работы.

В работе используется измерительный микроскоп, направленный на линзу, освещаемую светом с длиной волны 1026 нм. После четкого появления колец Ньютона на экране телевизора, проводят измерения диаметров колец по четырем различным направлениям. Результаты измерений вписывают в табл. 3.1.

Следует учесть, что:

1. диаметры центральных колец самые маленькие, поэтому относительная погрешность при их измерении наибольшая;

2. ширина центральных колец наибольшая, поэтому абсолютная погрешность при их измерении наибольшая;

3. как стеклянная пластина, так и линза, в месте их соприкосновения несколько деформированы, вследствие чего возникает дополнительная погрешность при измерении радиуса кривизны линзы.

По этим причинам центральные кольца не измеряют. В целях удобства дальнейшей обработки опытных данных следует оформить их в виде таблиц следующим образом.

Таблица 3.1

Диаметр кольцаdm, мм	Количество измерений				, мм
	1	2	3	4
d2
d3
d4
d5

Для правильного расчета необходимо экспериментально определить увеличение N оптической системы микроскоп – телевизионный экран. Для этого на предметный столик кладется эталонная линейка, а на экране измеряется отрезок длиной1 мм или 1 см. Отношение размера изображения к истинному значению есть увеличение N.