Локализованные вблизи поверхности пленки или тонкой пластинки интерференционные полосы можно наблюдать невооруженным взглядом либо с помощью лупы или сфокусированного на поверхность микроскопа. С помощью собирающей линзы интерференционную картину с поверхности пленки можно отобразить на экране (см.рис.а).
 |  | | a) | б) | | Наблюдение полос, локализованных на пленке |
В самом деле, лучи, выходящие из точки P, вновь соберутся в сопряженной точке P' (P' - изображение точки Р, создаваемое линзой). Так как оптические длины всех лучей между сопряженными точками одинаковы, интерферирующие лучи придут в точку P' с той же разностью фаз, какой они обладали в P. Поэтому линза создает не только изображение поверхности пленки, но и системы интерференционных полос, локализованных на поверхности.
Чтобы понять причину возникновения этих полос, вычислим разность хода  двух лучей, приходящих в точку P от источника S. Из рис.б видно, что  . Когда пленка мало отличается от плоскопараллельной, треугольники можно считать прямоугольными и положить  . Подставляя эти величины в выражение для , получаем  . Учитывая изменение фазы на  для луча, отраженного передней поверхностью пленки, находим следующее выражение для разности фаз  двух рассматриваемых лучей в точке P:
Разность фаз зависит от толщины пленки h и от угла  . Для данной точки P толщина h имеет определенное значение, и если использовать протяженный источник света, то различие величин для лучей, приходящих от разных точек источника, связано с различием для них значений  . Когда интервал возможного изменения достаточно мал, то разброс значений для пар лучей в точке P от разных точек источника много меньше  и полосы отчетливо видны. Практически условие малости интервала изменений легко выполнить при наблюдении в направлении, близком к нормальному. При наблюдении под углом для выполнения этого условия требуется ограничить входной зрачок объектива. Если полосы рассматривают невооруженным глазом, его зрачок пропускает лучи из P в пределах небольшого телесного угла, что сильно ограничивает интервал значений . Тогда значение для точки P будет практически одинаковым у всех пар интерферирующих лучей, попадающих в глаз.
Заметим, что в случае точечного источника интерференционные полосы при отражении от двух поверхностей пленки (не обязательно плоскопараллельной) можно наблюдать всюду, а не только на ее поверхности. Локализация полос на поверхности пленки возникает как следствие использования протяженного источника света.
В точке P (и, следовательно, в P') будет находиться максимум интенсивности, если разность фаз в предыдущей формуле кратна , или, что эквивалентно, при выполнении условия
где черта над означает усреднение по тем точкам источника, свет от которых попадает в P'. Отметим, что данное соотношение остается в силе и при неплоских поверхностях пленки при условии, что угол между ними остается малым. поэтому интерференционные полосы соответствуют совокупности мест пленки, где ее оптическая толщина nh имеет одно и то же значение (при условии, конечно, что в достаточной степени одинаков для всей области наблюдения). По этой причине такие полосы называют обычно полосами равной толщины.
Полосы равной толщины можно наблюдать в тонкой прослойке воздуха между поверхностями двух прозрачных пластинок. Когда направление наблюдения близко к нормальному,  и темные полосы проходят в местах, толщина которых удовлетворяет условию  , где m=0,1,2,... Переход от одной полосы к другой соответствует изменению толщины на  . При постоянной толщине слоя интенсивность одинакова по всей его поверхности. Этим пользуются для испытания качества оптических поверхностей при их шлифовке путем наблюдения прослойки между исследуемой поверхностью и поверхностью эталона (контрольной пластинки).
При клиновидной воздушной прослойке между плоскими поверхностями полосы будут проходить параллельно ребру клина на одинаковом расстоянии друг от друга, равном  , где  - угол между плоскостями. Таким способом легко измерять углы порядка 0,1' и меньше, а также обнаруживать дефект поверхности с точностью, недоступной другим методам ( и менее).
Назад | Вперед
Написать комментарий
|
