Интерференция света в тонких пластинках (пленках). Просветление оптики.
Пленка называется тонкой, если ее толщина соизмерима с длиной волны ( ) света
При интерференции в тонкой пленке происходит перераспределение энергии: падающий поток перераспределяется на отраженный и проходящий. Если в отраженном свете наблюдается max интерференции, то в проходящем свете будет min интерференции (и наоборот).
При отражении света от среды оптически более плотной происходит «потеря полволны».
Для минимума интерференции в отраженном свете имеем:
Для максимума интерференции в отраженном свете имеем:
Где
– толщина пластинки,
– угол падения,
– показатель преломления (величина,
равная отношению фазовых скоростей
света (электромагнитных волн) в вакууме
и в данной среде),
,
– длина волны.
Поверхности оптических систем покрывают тонким слоем оксидов металлов так, чтобы для некоторой средней для данной области спектра длины волны был минимум интерференции в отраженном свете. В результате возрастает доля прошедшего света. Покрытие оптических поверхностей специальными пленками называется просветлением оптики.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Условие для главных максимумов (основная формула дифракционной решетки). Дифракционный спектр.
Дифракция света – это отклонение света от прямолинейного распространения в среде с резкими неоднородностями. Проще говоря, это огибание световыми волнами препятствий, расположенных на пути распространения волны.
Дифракцию можно наблюдать, только если размеры препятствия соизмеримы с длиной волны падающего света.
Принцип Гюйгенса-Френеля позволяет объяснить и рассчитать дифракционную картину.
Гюйгенс:
1. Каждая точка волновой поверхности, которой достигла в данный момент времени волна, яляется источником (центром) вторичных волн.
2
.
Внешняя огибающая вторичных волн
образует фронт волны(волновую поверхность)
в следующий момент времени
.
Френель:
3. Вторичные волны являются когерентными, и при их сложении наблюдается интерференция.
Для расчета дифракционной картины нужно рассчитать интерференцию вторичных волн.
Виды дифракции:
- сферических волн (дифракция Френеля);
- плоско-параллельных волн (дифракция Фраунгофера).
Дифракционная решетка – это оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных щелей. Щели в решетке расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.
Виды дифракционных решеток:
- отражательные (дифракция в отраженном свете);
- прозрачные (дифракция в проходящем свете).
Основная характеристика дифракционной решетки - постоянная (период) решетки:
Где
– щель, пропускающая свет,
– промежуток между щелями, не пропускающий
свет.
Оптические свойства дифракционной решетки зависят от постоянной.
Условия образования максимума дифракционной решетки (основная формула дифракционной решетки):
Где
– оптическая разность хода,
,
– длина волны.
Разрешающая способность (разрешающая сила) дифракционной решетки – величина, характеризующая способность решетки давать раздельное изображение двух близких спектральных линий:
Где
– порядок центрального максимума (MAX),
– число щелей.
Особенности дифракционного спектра:
-
между главными MAX
образуются добавочные MIN. Число этих
минимумов равно
.
Число добавочных MAX равно
.
- число щелей на решетке;
- интенсивность главных MAX уменьшается с увеличением порядкового номера ( ) главного MAX;
- чем больше щелей на решетке, тем больше интенсивность главных MAX и уже ширина спектральных линий;
- если решетку освещать монохроматическим светом, то MAX будут окрашены в одинаковый цвет;
-
если решетку освещать белым светом, то
все главные MAX (кроме
)
разложатся в цветной спектр (от фиолетового
до красного цвета). Только центральный
MAX будет белым.