3Интерференция в тонких пленках.Просветление оптики.

На про­зрачную плоскопараллельную пленку с показателем преломле­ния n и толщиной h под углом  (рис. 2-5) падает плоская монохроматическая волна (для простоты рас­смотрим только два луча из падающего пучка – 1 и 2). На поверхности пленки в точке A луч 1 разде­лится на два: частично отразится от верх­ней поверхности пленки, а частично пре­ломится. Преломленный луч, дойдя до точ­ки B, частично

преломится в воздух (абсолютный показа¬тель преломления n0=1), а частично отразится и пойдет к точке С. Здесь он опять частично отра¬зится (этот ход луча в дальнейшем из-за малой интенсивности отраженного луча не будем рассматривать) и преломится, выходя в воздух под углом . Этот луч в точке С встретится с отражен¬ным в этой же точке лучом 2. Если оптическая разность хода этих лучей будет мала по сравнению с длиной когерентности па¬дающей волны, то эти лучи будут когерент¬ными. Если на их пути поставить собирающую линзу то они сойдутся в одной из точек фокальной плоскости линзы и дадут интерференционную кар¬тину, которая будет определяться оптиче¬ской разностью хода между интерферирующи¬ми лучами. Интерференци¬онные полосы, возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.

Заметим, что интерференция от тонких пленок может наблю-даться не только в отраженном, но и в проходящем свете.

Просветле́ние о́птики — это нанесение на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки или нескольких плёнок одна поверх другой. Это необходимо для увеличения светопропускания оптической системы.

4Полосы равной толщины.Кольца Ньютона в отраженном и проходящем свете.Применение интерференции.

Рассмотрим пленку переменной толщины, например клинообразную. В отраженном свете поверхность такой пленки уже не будет равномерно освещен¬ной, так как разность хода лучей, интерферирующих в различных (по толщине) местах пленки, будет неодинаковой. Разность хода сохраняется неизменной толь¬ко вдоль линий, параллельных ребру клина, и убывает в направлении от осно-вания к ребру (рис. 2–6,а).

В результате интерференции будут наблюдаться чередующиеся светлые и темные полосы, параллель¬ными ребру клина (рис. 2–6,б). Чем больше угол клина , тем быстрее изменяется разность хода лучей вдоль клина и тем гуще будут расположены интерференционные полосы. При ис¬пользовании белого света интерференционные полосы расширяются, приобретая радужную окраску. Каж¬дая из полос возникает за счет отражения от мест пластинки, имеющих одинаковую толщину (в общем слу¬чае толщина пластинки может изменяться произволь¬но). Интерференци¬онные полосы, возника¬ющие в результате интерференции от мест одина-ковой толщины, называются полоса¬ми равной толщины.

Если толщина пленки изменяется произвольно, то полосы интерференции могут иметь разнообразную криволинейную форму. При освещении такой пленки белым светом возникает весьма причудли¬вая по форме и расцветке интерференционная картина. Такую карти¬ну дают мыльные пленки, нефтяные пятна на поверхности воды, крылья мелких насекомых, жировые налеты на стекле и другие тонкие пленки толщиной по¬рядка 10–6 м. В более толстых пленках цветные интерфе¬ренционные полосы ока¬зываются настолько сближенными, что частично перекрывают друг друга и интерференционная картина будет неразли¬чимой. Поэтому интерферен¬ция света в толстых пленках можно наблю¬дать лишь при использовании строго монохроматического света.

Кольца Ньютона, явля¬ющиеся классическим примером полос равной толщины, наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, об¬разованного плоскопа¬раллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиу¬сом кривизны (рис. 2–7). Па¬раллельный пучок света падает нормально на повер¬хность линзы и час¬тично отражается (в точке Е) от верхней и нижней (в точке F) поверхно¬стей воздушного зазора меж¬ду линзой и пластинкой. При наложении от¬ра¬женных лучей возникают полосы равной толщи¬ны, при нормальном падении света имеющие вид концентрических окружностей, а при на¬клонном падении — эллипсов.

Заметим, что система светлых и темных полос получается только при ос¬вещении монохроматическим светом. При наблюдении в белом свете по¬лучается совокупность смещенных друг относитель¬но друга полос, обра¬зованных лучами раз¬ных длин волн, и интерференционная кар¬тина при¬обретает радужную окраску.