1.8. Практическое применение интерференции света: просветление оптики, контроль обработки поверхностей, точное измерение длины отрезков. Интерферометры

Рассматривая различные интерференционные картины и применяя известные условия максимумов (или минимумов)

, можно с высокой степенью точности определять длины волн ₀, расстояния l_i, проходимые световой волной в разных средах, показатели преломления n_i сред и т.д.

Используя полосы равной толщины, можно судить о качестве изготовления клиновых деталей, измерять малые углы  и диаметры тончайших проволочек. В технике широко применяются специальные оптические приборы, называемые интерферометрами, действие которых основано на исследовании интерференционных явлений.

Существует много разных типов интерферометров:

1. Интерферометр Жамена.

2. Интерферометр Майкельсона.

3. Микроинтерферометр академика Линника.

4. Газовый интерферометр.

5. Эталон Фабра-Перо и другие.

Приведем схематическое описание интерферометра Майкельсона. Параллельный пучок лучей от источника S падает под углом на плоскопараллельную стеклянную пластинку, дальняя сторона которой посеребрена и полупрозрачна.

Она разделяет луч на две части:

1) Отраженный от посеребренной поверхности луч 1 падает на зеркало , отражается от него, проходит через пластинку и попадает в зрительную трубу Т.

2) другой луч 2 падает на зеркало , отражается от него, попадает на пластинку, отражается от не и приходит в трубу Т, интерферируя с лучом 1. Так как луч 1 дважды проходит через пластинку, а луч 2 вообще через нее не проходит, надо компенсировать разность хода между лучами 1 и 2. Для этого вводят на пути луча 2 точно такую же пластинку из того же сорта стела (на рисунке она показана пунктиром). Наблюдаемое поле зрения в трубе Т может быть темным ( интерференции) или светлым (max интерференции).

Если сместить зеркало на расстояние , то разность хода между лучами изменится на и произойдет смена освещенности. Иными словами, удается измерять длины волн излучения. Используется и более чувствительный метод связанный с наклоном зеркала S, и анализом полос равной толщины.

Весьма перспективно применение интерференции света для "просветления" поверхностей оптических приборов. Современные оптические приборы содержат много различных линз. Свет, проходя через них, многократно отражается. Интенсивность прошедшего света ослабляется, светосила оптического прибора уменьшается, что приводит к снижению эффективности его использования. С другой стороны, возможные отражения света от наружных поверхностей линз приводят к возн икновению бликов, что (например, в военном деле) демаскирует положение наблюдателей. Для устранения указанных недостатков на поверхности линз наносят тонкие пленки с малым коэффициентом отражения и показателем преломления меньшим, чем у материала линзы (n_пл < n_л) (см. рис. 15).

С

Рис. 15

ветовые волны, отраженные от внешней и внутренней поверхностей пленки, интерферируют. Эти волны погасят друг друга, если их амплитуды одинаковы, а фазы отличаются на .

Первое условие удовлетворяется, как показывает теория, при . При нормальном падении света на поверхность пленки , и , т.к. обе волны 1 и 2 отражаются от оптически более плотных сред.

Условие максимального гашения волн будет при

(см. выражение (1.10)) и . Тогда

и ,

где n – показатель преломления пленки.

Выражение (1.26) определяет минимальную толщину d_min пленки, так как в соотношениях (1.10) используется минимальное значение m = 0.

Так как белый свет содержит разные длины волн и добиться одновременного гашения всех длин волн невозможно, то обычно гасят наиболее восприимчивую для глаз зеленую волну с ₀ = 555 нм. Именно поэтому объективы современных фотоаппаратов с просветленной оптикой кажутся голубовато–красными.