3.2.5. Практическое применение интерференции света

Явление интерференции находит широкое практическое применение. Исследуя, например, интерференционную картину «полосы равной толщины» можно измерять малые углы клиновых деталей, диаметры очень тонких проволочек, а также контролировать качество обработки поверхности (ведь мельчайшая шероховатость на поверхности клина приведет к искажению интерференционной картины). Кроме того, рассчитывая интерференционные картины в различных опытах, можно довольно точно определять длину волны света, показатель преломления среды, радиус кривизны линзы и многие другие параметры. В технике также широко применяют оптические измерительные приборы, основанные на явлении интерференции – интерферометры.

Рис. 3.10

Остановимся кратко на одном из практических применений интерференции – просветлении оптики. Современные оптические приборы содержат много различных линз, проходя через которые, свет испытывает многократное отражение, вследствие чего ослабляется интенсивность прошедшего света. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению эффективности использования оптического прибора. Кроме того, вышеупомянутое многократное отражение света приводит к возникновению бликов. Чтобы устранить эти недостатки на поверхности линз наносят тонкие «просветляющие» пленки, показатель n_пл преломления которых, меньше, чем показатель n_л преломления линз (рис. 3.10). Кроме того эти пленки имеют малый коэффициент отражения. Толщина «просветляющей» пленки подбирается так, чтобы при интерференции световых волн 1 и 2 (см. рис. 3.10), отраженных от поверхностей пленки и линзы, они гасили друг друга.

Рассмотрим нормальное падение света на поверхность пленки. Так как отражение волн 1 и 2 происходит от оптически более плотных сред, то их оптическую разность хода можно записать, как . Приравнивая оптическую разность хода к условию минимума, находим минимальную толщину пленки (при m = 0), при которой отраженные от пленки световые волны гасят друг друга

, (3.17)

где n – показатель преломления пленки.

Поскольку на объективы фотоаппаратов падает белый свет, то невозможно с помощью просветляющей пленки добиться одновременного гашения всех длин волн, составляющих его. Толщину пленки подбирают так, чтобы она гасила лучи с ₀ = 555 нм (зеленый цвет), к которым наиболее всего восприимчив глаз человека. «Просветленные» таким образом объективы фотоаппаратов кажутся в белом свете голубовато–красными.

Вопросы и задания для самоконтроля к лекции 9

1. С формулируйте определение полос равной толщины и равного наклона.

2. Световая волна падает на стеклянную пластинку с показателем преломления n из воздуха (см. рис.). Используя обозначения указанные на рисунке, запишите оптическую разность хода лучей выходящих из пластинки.

3. Тонкую пленку освещают белым светом. Вследствие явления интерференции в отраженном свете наблюдается зеленый цвет. Каким будет ее цвет при уменьшении толщины

4. Монохроматический пучок света ( = 600 нм) падает по нормали на стеклянный клин с углом  = 20’’ при его вершине. Рассчитайте количество светлых интерференционных полос, приходящихся на 1 см длины клина и наблюдаемых в отраженном свете.

5. Объясните явление просветление оптических стекол. На поверхность объектива (_nоб = 1,5) нанесена тонкая пленка (_{nпл < nоб}) толщиной 110 нм, на которую нормально падает монохроматический свет ( = 600 нм). Найдите значение _nпл показателя преломления пленки, при котором она будет «просветляющей» для света указанной длины волны.