10. Просветление оптики.

Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4% падающего света. В сложных объективах такие отражения совершаются многократно и суммарная потеря светового потока достигает заметной величины. Кроме того, отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов. В просветленной оптике для устранении отражения света на каждую свободную поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления иным, чем у линзы. Толщина пленки подбирается так, чтобы волны, отраженные от обеих ее поверхностей, погашали друг друга. Особенно хороший результат достигается в том случае, если показатель преломления пленки равен корню квадратному из показателя преломления линзы. При этом условии интенсивность обеих отраженных от поверхностей пленки волн одинакова.

Применение интерференции.

Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов либо для определения показателя преломления с очень высокой точностью. Для этих целей применяются интерферометры.

10. Метод зеркал Френеля для наблюдения итнтерференции света. Расчёт интерференционной картины.

Для получения когерентных световых волн с помощью обычных (не лазерных источников) применяют метод разделения света от одного источника на две или несколько систем волн. В каждой из них представлено излучение одних и тех же атомов источников, так что из-за общности происхождения эти системы волн когерентны между собой и интерферируют при наложении. Разделение света на когерентные системы волн можно осуществить путем его отражения или преломления.

Бизеркало Френеля

Свет от точечного источника S падает на два плоских зеркала m₁C m₂C расположенных перпендикулярно плоскости рисунка и соединенных по линии С. Угол между плоскостями зеркал очень мал. Свет от источника S распространяется после отражения от зеркал в виде двух пучков с центрами в точках S₁ и S₂ являющихся мнимыми изображениями источника S в зеркалах. Эти пучки когерентны и при наложении дают на экране интерференционную картину (область ВС, называемая полем интерференции). Результат интерференции в некоторой точке О экрана зависит от длины волны света λ и разности хода волн от когерентных мнимых источников S₁ S₂ до точки M: Начальные фазы колебания источников S₁ S₂ одинаковы, поэтому условия интерференционных максимумов и минимов имеют вид: максимумm-го порядка

минимум m-го порядка

Расчет интерференционной картины

; AB=2aφ (длина хорды);

l=a+b; d=S’S’’=2bφ

CO=a; SC=b=S’C=S’’C

12.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Графическое решение.

Дифракция- это совокупность явлений наблюдающихся при распространении света в средах с резкими неоднородностями, причем размеры этих неоднородностей должны быть сравнимы с длиной волны.

В зависимости от фронта волны существует два вида дифракции:

Фраунгофера - она наблюдается на плоских поверхностях и удаленных источниках.

Френеля - на сферических поверхностях.

Явление дифракции было объяснено в сер. 19 в. Френелем, который в принцип Гюйгенса внес одно слово, что вторичные волны когерентны.

Принцип Гюйгенса-Френеля:

a) каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн;

b) огибающая этих вторичных волн дает положение фронта волны в следующий момент времени;

c) результирующая волна является суммой вторичных волн, которые складываются в соответствии с законом интерференции.

Метод зон Френеля.

Пусть имеется источник S, который является точечным.

В какое-то время фронт волны – сфера. Разобьем поверхность волнового фронта таким образом, чтобы расстояние от края соседней зоны изменялось на.

Амплитуда результирующих колебаний в точке Р равна

Величина зависит от площадиi-ой зоны и угла между внешней нормалью к поверхности зоны в какой-либо ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку Р.

Если площадь всех зон одинакова, то амплитуда волны, испускаемой каждой точкой, тоже одинакова, но в т.Р волна от каждой соседней зоны приходит с убывающей амплитудой. Амплитуды образуют арифметическую прогрессию, члены которой убывают:

Знаки ‘+’ и ‘-’ потому что рядом находящиеся зоны находятся в противофазе.

В световой волне действие всего бесконечного сферического волнового фронта эквивалентно действию половины волны первой зоны Френеля. Отсюда следует закон прямолинейного распространения света.

.

Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Дифракционная картина наблюдается на экране Э. Экран параллелен плоскости отверстия L.

т.е. .

Если m- нечетное, то в М наблюдается максимум; если m-четное – минимум.

При неизменном положении источника света , число зон зависит от диаметра отверстия и расстояния L. Следовательно при изменении диаметра или L результат в т.М должен изменится.

Если , то никакой интерференционной картины наблюдаться на экране не будет, в этом случае свет распространяется как и в отсутствие непрозрачного экрана с отверстием, т.е. прямолинейно.

Дифракция Френеля на небольшом диске.

Интерференционная картина на экране имеет вид концентрических темных и светлых пятен с центром в т.О, где всегда находится интерференционный минимум (пятно Пуассона). А- амплитуда света в т.О. При освещении диска белым светом в центре экрана наблюдается белое пятно, окруженное системой концентрических цветных колец.

По мере увеличения отношения диаметра диска d к расстоянию L от диска до экрана яркость пятна Пуассона постепенно уменьшается, а следующее за ним темное пятно расширяется, образуя область тени за диском.