Багатопромінева інтерференція
Кліновіднiсть Пластини впліває на контраст інтерференційніх кілець рівного Нахил. Критичний кут клина, при якому вінікає розміття, визначаються за формулою
q кр = l /(2nl) ,
де l - довжина джерела.
для здобуття Досить контрастної інтерференційної картини реального кут клина необхідно зменшіті в порівнянні з критичним, Наприклад, у 2 рази. Розрахунки показують, Що при l = 10 мм и n = 1,5 q = 4 В».
Рисунок 1 - Інтерференційна схема для здобуття смуг рівної Товщина
Смуги рівної Товщина Зручний спостерігаті в кліні на установці, Що представляє собою інтерферометр Фізо (рис. 1, а ). Джерело світла 1 вісвітлює діафрагму 2 з маленьким отвором. Діафрагма розташована у фокальній площіні коліматорної лінзі 3.
У результаті на клінчасту пластину 4 падає Досить рівнобіжній пучок променів, Що після розподілу на першій поверхні утворили у відбітому світлі два інтерферуючіх пучки променів. За допомог допоміжного напівпрозорого дзеркала 5 інтерферуючі пучки відводяться убік, утворіті у фокальній площіні лінзі двох збережений 2 'і 2 В»віхідної діафрагмі. Око спостерігача, розташоване у Цій фокальній площині, при перекрітті зініцею зазначеним збережений точкової діафрагмі побачить через лінзу 3, Як крізь лупу, інтерференційну картину у формі прямолінійніх и рівновіддаленіх смуг, рівнобіжніх ребру клина (рис. 1, б ). Ширину інтерференційніх смуг з урахування Подвійного ходу променів у кліні знаходять за формулою
d = l /(2n q ).
Вимога до просторової когерентності джерела накладає обмеження на Розмір діафрагмі. Відповідно до формули кутовий радіус діафрагмі не винен перевіщуваті 0,5.
Необхідно зазначіті, Що форма не є відмінною Ознакою типу інтерференційніх смуг: смуги обох тіпів можут буті Як кільцевімі, так и прямолінійнімі. Важливим відмінною Ознакою є Місце локалізації смуг; для Першого типу - нескінченність, для іншого - одна з поверхонь пластини (для нормального падіння променів). Це віклікає розбіжність у способах реєстрації інтерференційної картини.
Смуги рівної Товщина и Нахил можна здобудуть у інтерферометрі Майкельсона, Що відіграв велику роль в Історії розвітку фізики. Прилад включає наступні Основні Оптичні Елементи (рис. 2): джерело світла 1, Перший (освітлювальній) коліматор, Що Складається з діафрагмі 2, Яка розташована у фокальній площіні лінзі 3, розділеної Пластини 7, двох кінцевіх дзеркал 5 и 8, іншого (спостережлівого) коліматора з лінзою 9, Що Дає у фокальній площіні два зображення 2 'і 2 В»діафрагмі 2.
вихідний з освітлювального коліматора пучок променів розділяється на пластіні 7 на два. Обидвоє пучки після відображення від кінцевіх дзеркал йдут у зворотньому навпростець І, з'єднуючісь на пластіні в один пучок, інтерферують Між собою.
Рисунок 3 - Схема інтерферометра Майкельсона
оптичні схема інтерферометра Майкельсона приводитися до повітряної пластини, однією поверхнею якої служити, Наприклад, дзеркало 8, а Інший - уявним зображення 5 'від дзеркала 5, отриманого через пластину 7. Товщина и кліновідність повітряної Пластини змінюється за рахунок Нахил и зрушення дзеркал. Для спостереження смуг рівної Товщина, Що локалізовані на поверхні одного з дзеркал, око винне буті у фокальній площіні лінзі 9, Що відіграє роль лупи. Попередня дзеркала 5 и 8 встановлюються перпендикулярно падаючім Променя за допомог змінного окуляра 10.
Ознакою правильного положення дзеркал є Наявність у центре поля окуляра двох з'єднаних збережений 2 ' і 2 В». Для спостереження смуг рівного Нахил вводитися Додаткова лінза 4, Що створює пучок променів, Що сходитися, для вісвітлення повітряної Пластини Променю різніх нахілів. Тому що інтерференційна картина кілець рівного Нахил локалізована в нескінченності, то перед оком відносіться окуляр (лінза 10). Для спостереження інтерференції в білому світлі необхідно вікорістовуваті компенсаційну пластину 6, Що зрівнює оптичні довжина шляху променів різніх довжина хвиль у склі для обох областей інтерферометра. Завдякі порівняльній простоті й універсальності інтерферометр Майкельсона з тимі чі іншімі відозмінамі знайшов Широке застосування.
Малюнок 4 - Контур інтерференційніх смуг при багатопроменевій інтерференції: а - у минуло світлі; б - у відбітому світлі
Розглянемо пучок рівнобіжніх променів, Що падає Під невеликим кутом на плоскопаралельного пластину, у якому поверхні мают однакові и порівняно вісокі коефіцієнті відображення r , а поглинання світла на поверхнях и в матеріалі Пластини відсутні ( a = 0 , r + t = 1 ).
Поділ амплітуді падаючої Хвилі послідовно на Кожній поверхні Пластини виробляти до утворення багатьох променів Як у відбітому, так и в минаючи світлі (дів. рис. 4), інтенсівності якіх поступово убувають за законом геометрічної прогресії при постійній різніці фаз сусідніх інтерферуючіх променів d j = (4 p / l ) dn cos e '.
Для сумарной коефіцієнтів Пропущений t S и відображення r S відомі Такі залежності (формули Ейрі):
; (1)
, (2)
де параметр F = 4 r /(1 - r ) 2 характеризує різкість інтерференційніх смуг.
З графічного представлення ціх перелогових видно, Що інтерференційна картина в минуло світлі (рис. 4, а ) має вигляд вузьких світліх смуг на темному тлі, а у відбітому світлі (рис. 4, б ) - темних вузьких смуг на Майже рівномірному світлому фоні.
Оцінімо напівшіріну інтерференційного максимуму в минаючи світлі. Очевидно, Що ( t S ) max = 0,5 буде при F sin 2 ( d j /2) = 1 , де d j = 2 p r В± g /2 . З Оглядова на малість аргументу g , одержимо g = 4/.
За різкість інтерференційніх смуг Q пріймають відношення
Q = 2 p / g = ( p /2) = p . (3)
аналіз показує, Що різкість інтерференційніх смуг и їхній контраст збільшуються при зростанні коефіцієнта відображення. ЯКЩО при двопроменевій інтерференції Q В» 2 , то при багатопроменевій інтерференції ( r = 0,9 ) Q В» 30 , и різкість можна галі Збільшити при r > 0,9 .
Для наочності представлення багатопроменевої інтерференції в пластіні різкість Q прийнятя ототожнюваті з числом ефективного iнтерферуючіх променів, розуміючі Під ЦІМ число однаково інтенсівніх променів, Що дають екстремум тієї ж напівшіріні, Що и нескінченно ровері число променів спадної інтенсівності.
Багатопроменева інтерференція в клінчастій пластіні виробляти до одержания різкіх смуг рівної Товщина, локалізованіх на її поверхні; при цьому відбувається Деяк Порушення сіметрії смуг и Зменшення інтенсівності в максімумі. Наявність поглинання при багатопроменевій інтерференції істотно позначається на інтенсівності минуло світла. Наприклад, збільшення поглинання на 2% ( r = 0,9 , a 1 = 0,03 и a 2 = 0,05 ) виробляти до Зменшення пропущених в максімумі в 2 рази.
Важливим практичним застосуванням інтерференції Варто вважаті просвітлюючі покриття, діелектрічні дзеркала и світлофільтрі.
...
