6. Інтерференція світла в тонких плівках. Інтерфероменти

При освещении тонкой плёнки можно наблюдать интерференцию световых волн, отражённых от верхней и нижней поверхности плёнок . Для белого света, представляющего собой смешение электромагнитных волн из всего оптического спектра интерференционные полосы приобретают окраску. Это явление получило название цветов тонких плёнок. Цвета тонких плёнок наблюдаются на стенках мыльных пузырьков, на плёнках масла, нефти, на поверхности металлов при их закалке (цвета побежалости).

Для объяснения этих явлений рассмотрим расположенную в вакууме плоско параллельную диэлектрическую пластинку толщины d с показателем преломления где - диэлектрическая проницаемость диэлектрика освещаемую плоской световой монохроматической волной с длиной волны под углом При отражении световых волн от верхней и нижней поверхности пластинки между отражёнными волнами возникнет оптическая разность хода которая является следствием того факта, что волна, отражённая от нижней поверхности пластинки проходит больший путь внутри диэлектрической пластинки, чем волна, отражённая от верней поверхности в вакууме, приобретающая дополнительный набег фазы при отражении от оптически более плотной среды. Из геометрических соображений следует, что: где - угол преломления падающего светового пучка пластинкой (рис. 4.16), связанного с углом падения соотношением следующим из закона Снеллиуса:

Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков

7. Кільця Ньютона. Інтерфероменти.

Кільця Ньютона - це інтерференція білого світла в тонкому шарі повітря між скляними пластинками – плоскою та опуклою сферичною. Спостерігаємо інтерференційні смуги, забарвлені всіма кольорами радуги, у вигляді кілець (кільця Ньютоная).

Інтерференція білого світла в плівках на воді, мильних бульбашках тощо дає хаотичне забарвлення, оскільки нахил і товщина плівки хаотично змінюються.

Правильна форма кілець Ньютона легко спотворюється при будь-яких, навіть незначних, дефектах в обробці опуклої поверхні лінзи і верхньої поверхні пластини. Тому спостереження форми кілець Ньютона дає можливість здійснювати швидкий і дуже точний контроль якості шліфування плоских пластин і лінз, а також близькість поверхонь останніх до сферичної форми.

Інтерферометр — вимірювальний прилад, принцип дії якого заснований на явищі інтерференції. Принцип дії інтерферометра полягає в наступному: пучок електромагнітного випромінювання (світла, радіохвиль і т. п.) за допомогою того або іншого пристрою просторово розділяється на два або більша кількість когерентних пучків. Кожен з пучків проходіт різні оптичні дороги і повертається на екран, створюючи інтерференційну картину, по якій можна встановити зсув фаз пучків. Інтерферометри використовуються як при точних вимірах довжин, зокрема у верстатобудуванні і машинобудуванні, так і для оцінки якості оптичних поверхонь і перевірки оптичних систем в цілому.