ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
1
Coдержание предыдущей лекции
Интерференция световых волн
Условия интерференции.
Интерференционная картина, созданная двумя когерентными источниками света.
Распределение интенсивности на интерференционной картине, созданной двумя щелями.
Изменение фазы в результате отражения света. Интерференция в тонких пленках.
2
Контрольный вопрос
В лаборатории произошел инцидент, при котором две разные жидкости попали в воду. Жидкости оказались несмешиваемыми с водой и образовали на ее поверхности
две очень тонкие пленки.
В отраженном свете одна из пленок выглядит светлой, а другая темной.
Какое из нижеперечисленных утверждений верно:
а) показатель преломления темной пленки больше, чем у воды, б) показатель преломления темной пленки меньше, чем у воды,
в) показатель преломления темной пленки равен показателю преломления воды, г) показатель преломления темной пленки меньше, чем таковой у светлой пленки?
Уодной из пленок показатель преломления выше, чем у воды, у другой ниже.
Вслучае пленки с более высоким показателем преломления при отражении волны от ее верхней поверхности происходит сдвиг по фазе на 180º.
Такого сдвига не происходит при отражении волны от нижней поверхности пленки, поскольку показатель преломления воды, на которой располагается пленка, ниже, чем у самой пленки.
Таким образом, волны, отраженные от верхней и нижней поверхностей пленки
накладываются в противофазе и интерферируют деструктивно. |
3 |
Coдержание сегодняшней лекции
Интерференция световых волн
Интерференция в тонких пленках. Фазовое сложение волн. Интерферометр Майкельсона.
Дифракция
Явление дифракции. Зоны Френеля.
Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Дифракция Френеля от простейших преград.
4
Интерференция в тонких пленках
Интерференция в пленке одинаковой толщины (полосы равного наклона)
Экран
t – толщина пленки,
Линза изменение угла в
определенных пределах.
nпленка>nвоздух
Тонкая пленка
Некоторое изображение (полоса) в определенной точке на экране результат встречи отраженных параллельных волн, распространяющихся в направлении, характеризующемся некоторым углом .
Локализация интерференционной картины в бесконечности - необходимость размещения экрана в фокальной плоскости линзы.
5
Интерференция в тонких пленках
Интерференция в клиновидной пленке (полосы равной толщины)
|
Отражение световых волн, |
Экран |
распространяющихся в параллельных |
|
направлениях, от обеих поверхностей |
|
клиновидной пленки. |
|
Малость угла : |
Линза |
локализация интерференционной картины |
|
(полос равной толщины) в плоскости, на |
|
которой расположены точки O, Q, Q'. |
|
Причина появления интерференционной |
Тонкая пленка |
картины – различные разности хода |
|
световых волн, отраженных от пленки в |
|
местах с разной толщиной. |
6
Интерференция в тонких пленках
Интерференция в клиновидной пленке (полосы равной толщины)
Падающий свет
7
Интерференция в тонких пленках
Другой способ наблюдения интерференции световых волн – размещение плосковыпуклой линзы на плоской стеклянной поверхности.
Кольца Ньютона – классический пример полос равной толщины.
Тонкая пленка - слой воздуха n = 1.
Луч 1 – изменение фазы на 180 при отражении от среды c более высоким n.
Луч 2 – изменение фазы при отражении от среды с меньшим n отсутствует.
8
Интерференция в тонких пленках
Кольца Ньютона
Условие конструктивной |
Условие деструктивной |
интерференции (максимумов) |
интерференции (минимумов) |
2t =(m+1/2) λ, (m = 0, 1, 2, …). |
2t =mλ, (m = 0, 1, 2, …). |
Вточке контакта O темно:
1)отсутствие разности хода лучей;
2)равенство общего изменения фазы 180 в связи с отражением.
|
|
Каковы радиусы колец Ньютона? |
|
||
|
R |
Нормальное падение света на поверхность линзы: |
|||
R-t |
R2 (R t)2 r2 R2 2Rt r2 |
t r2 /2R |
|||
|
|||||
r |
t |
Оптическая разность хода ( ) 2t r2 |
/R |
||
|
|
|
|
||
9
Интерференция в тонких пленках
Кольца Ньютона
Максимальная |
Mинимальная |
||||
интенсивность, если |
интенсивность, если |
||||
( ) (m 1/ 2) r2 /R |
( ) m r2 /R |
||||
Радиусы светлых колец |
Радиусы темных колец |
||||
r |
|
|
|
|
|
R (2m 1)/ 2 |
r |
|
|
||
|
R 2m / 2 |
||||
Важное применение: контроль качества оптических линз.
Ассиметричная интерференционная картина - результат несовершенства линзы в приборе для наблюдения колец Ньютона.
10