Интерференция света в тонких пленках

Пример интер. Света в естественных условиях –радужная окраска, например в тонких пленках(масло на поверхности воды, мыльные пузыри). Образование частич. Когерентных волн, кот. Интерферируют при наложении, происходит из за отражения света, падающего на поверхность пленки от ее верх. И нижней поверхностей. Результат интерференции зависит от сдвига фаз, которые приобретает волны, отражающ. От верх и ниж. Поверхностей пленки и в зависимости от их оптич. Разности хода.

Оптической длиной пути света Sназывается произведение геом. Длины путиl, которую проходит свет в среде на показатель преломления этот средыN(S=l*n)

Показатель преломления(абсолютный) называется величина n=c/V, гдеV- фазовая скорость в среде. Относ. Показатель преломления 2 сред- величинаn21=n2/n1. И тогда оптич. Разностью хода 2 волн называется разность оптич. Длин этих волн. /\S=S1-S2. /\Sсоответствует изменению разности фаз на величину /\Ф=2Pi*/\S/a0.

Пусть на плоскопарал. Однородную изотропную и прозрачную для света пластину толщиной dпод угломIпадает плоская монохром. Световая волна. За счет отражения света от верх. И ниж. Поверхности пластинки, в направлении отраженных лучей будут распр. 2 волны, оптич. Разностью хода которых= /\S=2dncosr-a0/2.r-угол преломления.

2dncosr=(2m+1)a0/2->2dcosr=(2m+1)a/2; m=0,1,2..;2dcosr=ma=ma0 m=1,2,3..- порядок интер. Минимума. /\s=2dncosr. И отличается от отраженного света наa0/2. максимуму отражения будут сотв. Мин. Прохождения и наоборот.

Дифракция света

1.Принцип Гюйгенса-Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция света- совокупность явлений, обусловленных волновой природой света и наблюдается при распространении света в среде, с резко выраженной оптической неоднородностью.(огибание светом препятствий). Если известно положение фронта волны и известна скорость распространения волны, то положение фронта волны в новый момент времени /\t+t.

Принцип Гюйгенса: все т. поверхности S(t) через которые проходит фронт волны в момент времениt, следует рассматривать как источники вторичных волн, а положение фронтаS(/\t+t) совпадает с поверхностью огибающей вторичные волны. В однородной среде вторичные волны распространяются только вперед, т.е. в направлениях, составляющих острые углы с внешней нормалью фронта. И в однородной изотропной среде вторичные волны явл. Сферическими.

Принцип Гюйгенса-Френеля является чисто теоретическим и не указывает способы расчета амплитуды волны, которая огибает вторичные волны. Приближенный метод для расчета распр. Световых волн, которые являются развитием принципа Гюйгенса на основе, предлож. Фарадеем идеи о когерентности вторичных волн и интер. Их при наложении, называется принципом Гюйгенса-Френеля. Его можно выразить в виде следующих положений.

Лекция 4

1) При расчете амплитуды световых колебаний, которые возбуждаются источником S0 в т.М,S0 можно заменить эквивалентной системой вторичных источников. Они представляют собой малые участки поверхностиdsв любой замкнутой поверхностиS, чтобы она обхватывала источник и не охватывала рассматриваемую точку М. 2) Вторичные источники когерентны источникуS0. Поэтому вторичные волны интерферируют при наложении. Расчет интерференции прост, если вспомогательная поверхностьSявляется волновой поверхностью для света от источникаS0, т.к. при этом фазы колебаний всех вторичных источников одинаковы. 3) АмплитудаdAколебаний, которые возбуждаются в т.М вторичным источником ~ отношениюdsсоотв. Участка волновой поверхностиSи обратнопропорциональны расстояниюrот источника о т.М. И зависит от углаaмежду внешней нормалью волновой поверхности и направлению от источникаdsи т.М.dA=f(a)ads/r. Гдеa- величина ~ амплитуде первоначальной волны в т.элементах поверхностиds.f(a)- функция которая изменяется от 1, когдаa=0 доa=pi/2.

4) Если часть поверхности Sзакрыта непрозрачным экраном, то соотв. Закрыт. Экраном источники вторичных волн не излучают.

С помощью принципа Гюйгенса-Фринеля можно обосновать закон прямолинейно распределения света однородной среды. Пусть есть точечный источник света S0, который излучает монохроматический свет. В качестве вспомогательной поверхностиSвозьмем волновую поверхностьS. Разобьем поверхностьSна небольшие кольцевые участки-зоны Френеля. Колебания, которые возбуждаются в точке М 2 соседними зонами будут противоположны по фазам, т.к. разность хода от сходственных точек этих зон до т.М=a/2.

Амплитуда результирующих колебаний в т.М: A=A1-A2+A3-A4+A5…При увеличенииi, увеличивается расстояниеriот этой зоны до т.М, и при этом увеличивется уголa, между направлением нормали к поверхности этой зоны и направлением на т.М. В соответствии с этим по принципу Гюйгенса Фринеля получаем:A1<A2<A3<A4…Ai=(A[i+1]+A[i-1])/2. Тогда амплитуда световых колебаний в т.М будет равнаA1/2. результирующее действие всего волнового фронта= половине действ.Iзоны Френеля. Практически источник света излучает свет, который распространяется прямолинейно, из точкиS0 в т.М.

Если на пути монохромного света от т. источника S0 поставить экран, который закрывает все зоны Френеля для т.наблюдения кромеI, то амплитуда и интенсивность света в т.М увеличивается соответственно в 2 или 4 раза по сравнению с их значением в отсутствии экрана.I=A1*A1. Еще большее усиление света в т.М можно осуществить с помощью так называемой зоны пластинки. Это стеклянная пластинка, на поверхность нанесено непрозрачное покрытие в виде колец, кот. Закрывают только четные или нечетные зоны колец. Такая пластинка действует на свет подобно собирающей линзе.