6.2.6. Применение интерференции света. Просветление оптики

Явление интерференции света находит разнообразные применения. Оно используется для определения показателей преломления газообразных веществ, для точного измерения длин и углов, для контроля качества обработки поверхностей и т.п.

Явление интерференции в частности применяется для улучшения качества оптических приборов и получения высокоотражающих покрытий. Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. При прохождении света через линзы или призмы на каждой из поверхностей световой поток частично отражается. Таким образом, интенсивность прошедшего света ослабляется. Кроме того, отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов. Для устранения этих дефектов на свободные поверхности линз наносят тонкие пленки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы. Тогда при отражении света от границ раздела воздух-пленка и пленка-стекло возникает интерференция когерентных лучей. Толщина пленки и показатели преломления стекла и пленки можно подобрать так, чтобы волны отраженные от обеих поверхностей гасили друг друга. Для этого их амплитуды должны быть равны, а оптическая разность хода равна Особенно хороший результат получается, когда показатель преломления пленки равен корню квадратному из показателя преломления линзы. Обычно выбирают Тогда толщина просветляющей пленки равна Так как добиться одновременного гашения для всех длин волн невозможно, то гасят наиболее чувствительные для глаза длины волн 0.55 мкм. Поэтому объективы с просветленной оптикой имеют синевато-красный оттенок.

Явление интерференции применяется в точных измерительных приборах – интерферометрах. Интерферометры – приборы, основанные на интерференции волн. В основе оптических интерферометров лежит пространственное разделение пучков света с помощью того или иного устройства с целью получения двух или более взаимно когерентных лучей, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе и наблюдается результат их интерференции. Вид интерференционной картины зависит от способа разделения пучка света на взаимно когерентные лучи, от их числа, их относительной интенсивности и других факторов. Интерферометры применяются для измерения длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, в метрологии для измерений длин и перемещений тел, в астрономии для измерения угловых размеров звёзд и т.д. Известны интерферометры Жамена, Майкельсона, Рэлея, Фабри-Перо, Физо и др.

Интерферометр Майкельсона – двухлучевой интерферометр, позволяющий осуществлять различные виды интерференции. С помощью интерферометра Майкельсона впервые была определена длина волны света и осуществлен Майкельсона опыт, поставленный А.Майкельсоном в 1881 г. и позже неоднократно повторенный совместно с Э.У.Морли с целью измерения влияния движения Земли на скорость света (обнаружения так называемого «эфирного ветра»). Отрицательный результат этого опыта был одним из основных экспериментальных фактов, положенных в основу специальной теории относительности.

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов:

1. Какие волны называют когерентными? монохроматическими?

2. Что такое интерференция света?

3. Что называется оптической разностью хода?

4. Условия интерференционного максимума и минимума.

5. Метод Юнга.

6. Интерференция на тонких пленках.

7. Что такое полосы равной толщины и равного наклона?

8. Кольца Ньютона.

9. В чем заключается суть просветления оптики?

Литературные источники:

1. Трофимова, Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов / Т.И. Трофимова. – М.: ACADEMIA, 2008.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: в 3-х томах / И.В.Савельев. – СПб.: Спец. лит., 2005