§ 48. Практичні застосування інтерференції світла

Явище інтерференції світла знаходить різноманітні практичні застосування. З її допомогою можна дуже точно визначати довжини світлових хвиль, вимірювати лінійні розміри, контролювати якість шліфування і полірування поверхонь тощо. Зупинимося лише на трьох застосуваннях інтерференції.

Просвітлення оптики. Інтерференція світла при відби­ванні від тонких плівок лежить в основі просвітлення оптики. Проходячи через кожну поверхню лінзи, приблиз­но 4 % падаючого світла відбивається. У складних об ек-тивах кількість лінз може бути більшою десяти і сумарна втрата світлового потоку внаслідок відбивань може бути значною. Крім того, відбивання від поверхонь лінз веде до виникнення полисків.

Для усунення відбивання світла на кожну вільну по­верхню лінзи наноситься тонка плівка речовини (мал. 109) з іншим показником заломлення (п\), ніж у лін­зи (/?). При проходженні світла через лінзу, воно відбиває­ться як від поверхні лінзи, так і від поверхні плівки. Від­биті хвилі інтерферують. Товщину плівки підбирають такою, щоб відбиті від обох поверхонь плівки хвилі гасили одна одну. Гасіння відбитого світла веде до збільшення частки енергії світла, яке проходить через лінзу (у цьому і полягає смисл терміну «просвітлення оптики»). Добитися гасіння відбитих хвиль усіх довжин видимого світла досить складно, тому товщину плівки добирають так, щоб повністю погасити відбиті хвилі певної частини спектра. Звичайно намагаються погасити відбивання зеленого світ­ла, до якого найбільш чутливі фотоматеріали. У цьому випадку поверхня об'єктива здаватиметься фіолетово-синьою (тому часто таку оптику називають голубою). Нині усі фотоапарати випускають з просвітленою оптикою.

Контроль якості поверхонь. Залежність форми інтерфе­ренційних смуг від товщини тонких прозорих плівок вико­ристовується для контролю якості шліфування і поліру­вання поверхонь. Якщо на поверхню досліджуваного виробу В накласти добре відполіровану скляну пластинку -шаблон А (мал. ІіО^ то між поверхнею виробу і нижньою поверхнею шаблона утворюється тонка повітряна плівка, в якій можна спостерігати інтерференційну картину. Інтерференційні смуги утворюються при відбиванні світла від верхніх поверхонь виробу і шаблону. Ці смуги спосте­рігають через лінзу чи в мікроскоп. При високій якості обробки поверхні інтерференційні смуги прямолінійні (мал. ІІІ, а). Якщо на поверхні досліджуваного виробу є нерівність, наприклад, борозенка або виступ, то інтерфе-

ренційні смуги будуть викривленими (мал. 111, б) і за їх виглядом можна зробити висновок про характер дефекту. Вигини інтерференційних смуг ніби окреслюють контур дефекту. Таким методом можна легко виявляти відхилення

від площини, які становлять усьогодовжини світлової

хвилі, тобто приблизно

Інтерферометри. Інтерференційна картина дуже чут­лива до різниці ходу інтерферуючих хвиль: мізерно мала зміна різниці ходу, порядку частки довжини світлової хвилі, викликав істотне зміщення інтерференційних смуг. На цьому грунтується дія інтерферометрів — приладів для точного вимірювання довжини і кутів, а також для визна­чення показника заломлення прозорих середовищ. У про­мисловості інтерферометри широко використовуються для контролю якості (гладкості, рівності) шліфованих виробів.

Розглянемо схематично будову і принцип дії інтерфе­рометра Майкельсона (мал. 112). Світло від джерела S па­дає на скляну пластинку Р, покриту напівпрозорим шаром срібла, і розщіллюбться на два пучки. Частина променів відбивається від пластинки і падає на дзеркало 2, а друга частина заломлюється в пластинці і проходить до дзер­кала /. Після відбивання від обох дзеркал світло повер­тається до пластинки Р, причому промені, які йдуть від дзеркала 2, потрапляють в трубу спостерігача Е, пройшов­ши через пластинку Р, а промені від дзеркала І — відбив­шись від неї. В результаті інтерференції цих двох пучків залежно від різниш ходу променів у полі зору труби спо­стерігатиметься світла або темна смуга. Для компенсації різниці ходу, обумовленої заломленням у пластинці Р, на шляху відбитого променя ставлять пластинку Р\ такої самої товщини як і пластинка Р.

Достатньо змістити одне із дзеркал у напрямі променя, на­приклад, на, як різниця ходу обох променів збільшиться на

. Інтерференційна картина

на екрані зміститься на цілу смугу і замість світлої смуги спостерігатиметься темн,а, або навпаки. За допомогою цього інтерферометра можна реєстру-

вати зміщення дзеркал навіть на десяті частки довжини світлової хвилі, Переміщуючи дзеркало 1 вздовж ви­мірюваного об*екта і підрахувавшії смуги, які проходять у полі зору труби, можна виміряти довжину предметів у частках довжини світлової хвилі.

Ще більш чутливим є метод, при якому нерухоме дзеркало 2 трохи нахиляють. Промені, що потрапляють на різні точки дзеркала І, проходять різні відстані, тому в трубі спостерігається не одна світла або темна смуга, а система світлих і темних смуг. Зміщення дзеркала ви­кличе переміщення цих смуг, за яким легко спостерігати з великою точністю.