физ / 47

Явление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна. Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Условия интерференции Волны должны быть когерентны. Когерентность - согласованность. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.
Все источники света, кроме лазера, некогерентны, однако Т. Юнг впервые пронаблюдал (1802) явление интерференции, разделив волну на две с помощью двойной щели. Свет от точечного монохроматического источника S падал на два небольших отвер­стия на экране. Эти отверстия действуют как два когерентных источника светаS1 и S2. Волны от них интерферируют в области перекрытия, проходя разные пути: l1 и l2. На экране наблюдается чередование светлых и темных полос.
Условие максимума. Пусть разность хода между двумя точками дельта d = l1-l2;, тогда условие максимума: , d=2k(лямбда/2)  т. е. на разности хода волн укладывается четное число полуволн (k= 1, 2, 3, ...).
Условие минимума Пусть разность хода между двумя точками Дельта d = l1-l2; , тогда условие минимума: , d=(2k+1)лямбда/2;  т. е. на разности хода волн укладывается нечетное число полуволн (k= 1, 2, 3, ...).
Интерференция света в тонких пленках Различные цвета тонких пленок — результат интерфе­ренции двух волн, отражаю­щихся от нижней и верхней по­верхностей пленки. При отражении от верх­ней поверхности пленки проис­ходит потеря полуволны. Сле­довательно, оптическая раз­ность хода .   Тогда условие максимального усиле­ния интерферирующих лучей в отраженном свете следую­щее:  .   Если потерю полуволны не учитывать, то .
Кольца Ньютона Интерференционная карти­на в тонкой прослойке воздуха между стеклянными пластина­ми — кольца Ньютона. Волна 1 — результат отра­жения ее от точки А (граница стекло —воздух). Волна 2 — отражение от плоской пласти­ны (точка В, граница воздух — стекло). Волны когерентны: возникает интерференционная картина в прослойке  воздуха между точками А и В в виде-концентрических колец. Зная радиусы колец, можно вычислить длину волны, используя формулу , где r - радиус кольца, R — радиус кри­визны выпуклой поверхности линзы.
Использование интерференции в технике
Проверка качества обра­ботки поверхности до одной де­сятой длины волны. Несовершенство обра­ботки определяют но искрив­лению интерференционных по­лос, образующихся при отра­жении света от проверяемой поверхности. Интерферометры служат для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн.
Просветление оптики. Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы под­водных лодок и другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполиро­ванная поверхность стекла отражает около 5% падающего на нее света. Чтобы уменьшить долю отражаемой энергии, исполь­зуется явление интерференции света.
На поверхность оптическо­го стекла наносят тонкую пленку. Для того чтобы волны 1 и 2 ослабляли друг друга, должно выполняться условие минимума. В отраженном свете разность хода волн равна:  (происходит потеря полуволны). Следо­вательно, , где n- показатель преломления пленки; h — толщина пленки. Минимальная толщина пленки будет при k=0. Поэтому . При равенстве амплитуд гашение света будет полным. Толщину пленки, следовательно, подбирают так, чтобы пол­ное гашение при нормальном падении имело место для длин волн средней части спектра, тогда для зеленого цвета .   Лучи красного и фиолетового цвета ослабляются незначительно.поэтому объективы оптических приборов в отраженном свете имеют сиреневые оттенки

Цвет тонких пленок обусловлен явлениями интерференции света, падающего на пленку и отражающегося как от верхней, так и от нижней поверхности пленок; благодаря различной скорости прохождения света в воздухе и в пленке вследствие интерференции света отраженный луч может усиливаться или затухать. Когда на пленку падает сложный белый световой луч, часть окрашенных лучей, составляющих белый луч, усиливается, другая часть затухает, в результате чего пленка получает в зависимости от ее толщины тот или иной цвет. [1]

Цвета тонких пленок ( например, пленки нефти на воде) и цвета радуги имеют совершенно различные оттенки. [2]

Описанные в § 66 явления цветов тонких пленок представляют собой один из наиболее распространенных и легко наблюдаемых случаев интерференции света. [3]

Английский ученый Томас Юнг первым пришел к гениальной мысли о возможности объяснения цветов тонких пленок сложением волн 1 и 2 ( рис. 176) 2, одна из которых отражается от наружной поверхности пленки, а вторая - от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн - сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина t усиления или ослабления результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Результат интерференции ( усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны. [4]

Цвета радуги являются чистыми спектральными цветами ( см. задачу 844), так как по данному направлению виден лишь луч вполне определенной длины волны, Цвета тонких пленок, наоборот, получаются из-за гашения ( полного или частичного) лучей некоторого спектрального интервала в результате интерференции. [5]

Описанные в § 66 явления цветов тонких пленок представляют собой один из наиболее распространенных и легко наблюдаемых случаев интерференции света. [6]

Описанные в § 66 явления цветов тонких пленок представляют собой один из наиболее распространенных и легко наблюдаемых случаев и н-терференции света. [7]

Инфракрасное изображение, спроектированное на эту пленку, создает благодаря неравномерности испарения масла микрорельеф. При освещении этого микрорельефа возникает интерференционная картина ( в цветах тонких пленок), воспроизводящая наблюдаемый объект. [8]

Если наблюдение ведется в монохроматическом свете, то интерференционная картина представляет собой чередование светлых и темных полос. При наблюдении в белом свете пленка оказывается окрашенной в разные цвета. Подобная окрашенность пленок, обусловленная интерференцией отраженных от поверхностей лучей, носит название цветов тонких пленок. Следует заметить, что при наблюдении в белом свете отклонение от параллельности поверхности пластинки должно быть незначительным. [9]

Ньютон обращал большое внимание на периодичность световых явлений и допускал возможность их волновой интерпретации, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции света, считая его потоком частиц, действующих на эфир. Движением световых частиц через эфир переменной плотности и их взаимодействием с материальными телами, по Ньютону, обусловлены преломление и отражение света, цвета тонких пленок, дифракция света и его дисперсия. Именно Ньютон осознал поляризацию как изначальное свойство света, объясняемое оцредел. Гюйгенс полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира, распространяющиеся с большой, но конечной скоростью. [10]

Одно время высказывались сомнения в том, что цвет побежалости на железе действительно зависит от толщины пленки. Катодная обработка железа с цветами побежалости в разбавленной соляной кислоте дает более однородное уменьшение толщины3 и ожидаемое изменение цветов было в действительности получено; в данном случае уменьшение толщины зависит от катодного восстановления окиси железа до закиси, которая очень быстро растворяется в кислоте; скорость реакции зависит только от силы тока и таким образом легко получить необходимую однородность уменьшения толщины пленки. Следовательно, указанное выше возражение по отношению к интерференционному объяснению цветов тонких пленок устранено. [11]

Но на бесконечности или в фокальной плоскости собирающей линзы полосы наблюдаются и при протяженном источнике. Оказывается, что для достаточно тонкой пластинки или пленки ( поверхности которой не обязательно, должны быть параллельными и вообще плоскими) можно наблюдать интерференционную картину, локализованную вблизи отражающей поверхности. В белом свете интерференционные полосы окрашены. Поэтому такое явление называют цвета тонких пленок. [12]

Теперь вернемся к интерференционной картине, показанной на рис. IV цветной вклейки, и выясним происхождение разноцветных полос, наблюдаемых при падении белого света. Во всех подобных случаях объяснение этих полос одинаково. Необходимо рассмотреть интерференционную картину, которая получилась бы при падении света каждого спектрального цвета в отдельности; затем для каждого узкого участка пленки надо отметить, какие цвета на нем могут и какие не могут наблюдаться, после чего можно предсказать тот сложный цвет, который будет виден в данном месте пленки при падении белого света. Например, если в некотором месте голубой цвет отсутствует, а красный интенсивен, при падении белого света будет виден цвет, сходный с одним из цветов красного конца спектра: с желтым или красным. Если в другом месте могут наблюдаться только голубой и красный цвета, то падение белого света даст в этом месте пурпуровый цвет. Изложенный метод предсказания цвета иллюстрирован на рис. VII цветной вклейки. Там этот метод применен к дифракционным картинам от одной щели при белом освещении, но тот же метод можно применять ко всем видам интерференционных картин, в частности к результатам опыта Юнга и к цветам тонких пленок. [13]

Тонкие пленки и радуга возникают из-за разных оптических явлений. Радуга возникает вследствие того,что капельки воды преломляют цвет разных цветов по-разному,в результате свет раскладывается в спектр.  Цвета тонких пленок объясняются явлениями интерференции. пленка нефти на воде к тому же имеет неравномерную толщину,что приводит к тому,что максимумы в различных точках будут приходится на различные длины волн.Вообще разговор это довольно долгий)