31. Интерференция в тонких плёнках. Просветление оптики.

Под тонкими пленками понимаются такие, для которых выполняются условия временной

к огерентности. При наблюдении интерференции у поверхности большую роль играет также

пространственная когерентность.

П усть на поверхность тонкой пленки падает луч SА. Падающий луч расщепляется на два луча: отражен.луч AP и преломлен.луч AB.

После вторичного отражения и преломления из плёнки выходит второй луч CP, || отражен.лучу.

Оба луча фокусируются собирающей линзой в общей точке P. Обе волны AP и CP явл.когерентными. Действительно, в т.P сходятся две копии одного цуга с некоторым фиксир.сдвигом фаз между собой.

Предположим, что пленка освещается белым светом ( белый свет – смесь волн с разными частотами). Пусть разность хода между волнами AP и ABCP равна целому числу длин волн красного цвета. Тогда красная составляющая белого света усилит сама себя, и отраженный пленкой свет нам будет казаться красным.

, где m=0, 1, 2, …(максимум)

При небольшом изменении угла падения (или толщины плёнки) изменится и разность хода. Поэтому, если поверхность пленки является неровной, то новая разность хода может стать равна целому числу длин волн, например, зеленого света. Теперь произойдёт усиление зеленой составляющей белого света, и отраженный от пленки свет будет зеленым.

, где m=0, 1, 2, … (минимум)

 Полосы равного наклона (интерференция от плоскопараллельной пластинки). 

Ин­терференционные полосы, возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.

Лучи 1 и 1", отразившиеся от верхней и нижней граней пластинки, параллельны друг другу, так как пластинка плоскопараллельна. Следовательно, ин­терферирующие лучи 1' и 1" «пересекаются» только в бесконечности, поэтому говорят, что полосы равного наклона локализованы в бесконечности.

Полосы равной толщины (интерференция от пластинки переменной толщины). Пусть на клин падает плоская волна, направле­ние распространения которой совпадает с параллельными лучами 1 и 2.

При определенном взаимном положении клина и линзы лучи 1' и 1" пересекутся в некоторой точке А, являющейся изображением точки В. Так как лучи 1' и 1" когерентны, они будут интерферировать. Если источник расположен довольно далеко от поверхности клина и угол a ничтожно мал, то оптическая разность хода между интерферирующими лучами 1' и 1" может быть с достаточной степенью точности вычислена по формуле , где d — тол­щина клина в месте падения на него луча. Лучи 2' и 2", образовавшиеся при делении луча 2, падающего в другую точку клина, собираются линзой в точке А'. Оптическая разность хода уже определяется толщиной d'. Таким образом, на экране возникает система интерференционных полос. Интерференционные полосы, возникающие в резуль­тате интерференции от мест одинаковой толщины, называются полосами равной толщины. Таким образом, полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности клина. Если свет падает на пластинку нормально, то полосы равной толщины локализуются на верхней поверхности клина.

Кольца Ньютона

К ольца Ньютона, являющиеся классическим примером полос равной толщины, наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.

П араллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между линзой и пластинкой. При наложении отраженных лучей возникают полосы равной толщины, при нормальном падения света имеющие вид концентрических окружностей.

В отраженном свете оптическая разность хода при условии, что показатель преломления воздуха n=1, , где d – ширина зазора.  , где R—радиус кривизны линзы, r — радиус кривизны окружности, всем точкам соответствует одинаковый зазор d.

Выражения для радиусов m-го светлого кольца и m-го темного кольца соответственно

, где m=1, 2, 3, …

Просветление оптики.

Свет, падающий на линзу, частично отражается назад; доля отраженного света – несколько процентов. В рез-те отражений на поверхности каждой линзы происходит значительное ослабление света. Чтобы уменьшить потери на отражение, необходимо на поверхность линзы нанести интерфер.покрытие в виде тонкой пленки. Толщина покрытия подбирается так, чтобы отраженные волны были сдвинуты на полволны и, интерферируя, гасили друг друга. Тогда не будет потерь на отражение, и вся световая энергия пройдёт через линзу. Изображение будет более ярким – оптика «просветляется»

Толщина интерфер.покрытия зависит от длины волны, оно подбирается так, чтобы при отражении гасилась средняя, желто-зеленая часть видимого спектра. Поэтому в отражен.лучах доминируют красные части спектра – красная и филетовая; их смесью является сиреневый отблеск объектива фотоаппарата.