7.9. Полосы равной толщины

Несколько другая интерференционная картина наблюдается при освещении светом тонких пленок, толщина которых изменяется (плоский клин).

Пусть на клин с малым углом  между его боковыми поверхностями падает плоская волна монохроматического света (луч АО) под углом  (рис. 7.13). Складываемые волны, возникающие в результате отражения света от верхней (луч ОВ) и нижней (луч ДЕ) поверхностей клина, имеют оптическую разность хода , которая находится по формуле

Рис. 7.13

,

где d - средняя толщина клина на участке ОС.

При фиксированных значениях n и  участкам пленки с одинаковым значением d соответствуют равные оптические разности хода световых лучей, поэтому в отраженном свете наблюдаются интерференционные полосы равной толщины. Расходящиеся лучи ОВ и ДЕ кажутся исходящими из некоторой т. М, расположенной вблизи поверхности клина. Поэтому полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности пленки и параллельны ребру клина.

7.10. Просветление оптики

С помощью многослойной пленочной интерференции можно уменьшить интенсивность отраженного света. Например, на границе воздух - стекло, при абсолютном показателе преломления стекла n = 1,5 отражается 4% света. В сложных оптических приборах (объективы, окуляры и т. д.) потери света могут достигать до 80 - 90%. Кроме того, возникает фон, уменьшается контрастность, ухудшается цветопередача и пр. Для уменьшения таких потерь используют метод «просветления оптики». Он заключается в том, что наружную поверхность линз (призм) покрывают тонким прозрачным слоем. Абсолютный показатель преломления нанесенной пленки должен удовлетворять условию: n_в < n_пл < n_ст. Лучшие результаты наблюдаются, когда n_пл = . (7.50)

Толщину пленки выбирают такой, чтобы интерференционный минимум на отражение ^min = (2m + 1) (m = 0, 1, 2,...) соответствовал для света длиной волны  = 510^7 м (желто-зеленая часть спектра видимого света, которая является наиболее чувствительной для глаза человека).

Если интенсивности света от нижней и верхней поверхностей пленки равны, то наступает полное гашение световых волн. Свет, падая на линзу (объектив), отражается как от передней, так и от задней поверхностей тонкой пленки.Ход лучей для случая их наклонного падения приведен на рис. 7.14.

Так как пленка окружена различными средами - воздухом (n_в) и стеклом (n_ст), то из неравенства n_в < n_пл < n_ст следует, что оба луча 1 и 2, отражаясь от границы среды с большим показателем преломления, теряют полуволну каждый.

Рис. 7.14

Поскольку это не влияет на их разность хода, то в формуле (7.47) следует исключить 2, т. е.

2dn_пл = (2m + 1) λ/2 (7.51)

при нормальном падении лучей света на поверхность линзы (сos  = 1).

Следовательно, при m = 0

d_min = /4n_пл . (7.52)

В отраженном свете просветленные линзы кажутся фиолетово окрашенными, т. к. отражаются только красный и фиолетовые цвета.

Для расширения спектральных характеристик оптических приборов покрытие делают из нескольких слоев пленок, чтобы использовать просветление оптики для большей области спектра.