1.7. Интерференционные линии равной толщины и равного наклона
Наиболее типичным примером интерференции являются так называемые линии равной толщины (кольца Ньютона) и линии равного наклона. В дальнейшем эти понятия понадобятся при изучении курса «Измерительные приборы в машиностроении».
Линии равной толщины, или кольца Ньютона, наблюдаются в системе, состоящей из плоскопараллельной пластинки и плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны R (рис. 1.7.1).
Рис. 1.7.1
Свет проходя по направлению CA и отражается от поверхности и . При достаточно большом радиусе кривизны линзы зазор между динзой и пластинкой будет мал и при наложении отраженных волн возникает интерференционная картинка. Максимум интенсивности будет в тех местах, для которых геометрическая разность хода
Здесь, как будто нарушается правило, которое было определено в предыдущем параграфе, но это объясняеся тем, что при отражении электромагнитных колебаний от более плотной среды происходит потеря полуволны.
При нормальном падении света геометрические места с разной разностью хода будут представлять собой концентрические окружности, следовательно, интерференционная картина будет иметь такой же вид – чередующиеся темные и светлые кольца. Причем если свет у нас монохроматический, то картина одноцветная, при белом свете – кольца окрашены в разные цвета. Это получается потому, что каждой длине волны l соответствует свет своей окраски, и если для одной длины волны у нас по формуле соответствует максимум интерференции, то для другой длины волны – минимум интерференции или промежуточное значение.
Линии равного наклона возникают при освещении плоскопараллельной пластинки пучком лучей, падающих на нее под разными углами (рис. 1.7.2).
Рис. 1.7.2
Пучок лучей S1 при падении на плоскопараллельную пластинку раздваивается: часть пучка отражается в направлении S’1, часть преломляется и проходит внутрь пластинки. Претерпев на второй грани пластинки отражение, часть пучка выходит обратно в направлении S”1, причем S’1 и S”1 параллельны. Объектив Об собирает эти пучки в точке B1 . Пучки лучей S’1 и S”1 имеют разность хода, определяемую толщиной пластинки, показателем преломления стекла n и углом падения луча на пластинку. Для другого пучка лучей S2 эта разность хода будет иной. Следовательно, каждому углу падения лучей соответствует своя разность хода и, отсюда, своя интерференционная картина. Если в качестве источника взять щель Щ , длинная сторона которой параллельна поверхности пластины, то интерференционная картина будет иметь вид чередующихся светлых и темных полос на экране B1B2, параллельных длинной стороны щели.
1.8. Интерферометры
Интерферометрами называют оптические приборы, действие которых основано на явлении интерференции света. Они предназначены для точных измерений длин, углов, характеристик оптических поверхностей, показателей преломления сред или их изменений, спектрального состава исследуемого излучения и т.п. Наблюдение интерференционных полос при этом становится не целью исследования, а средством проведения измерений. В зависимости от характера решаемой задачи к оптической схеме интерферометра и его конструкции предъявляются различные требования.