Волновая оптика - Калитеевский Н.И.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка):
В случае одноосного кристалла с оптической осью, параллель-
208
1 а) 2
5.25. К интерференции сходящихся лучей поляризованного света
Схема установки (А) и фотографии иитерфенционных картин в случае одноосного (f?) и двухосного (в) кристалле.
ной поверхности пластинки, наблюдается система гипербол. Если пластинка вырезана перпендикулярно оптической оси, то возникает картина, изображенная на рис. 5.25,6. Очевидно, что в данном случае геометрическим местом точек постоянной разности фаз является семейство концентрических окружностей. На эту интерференционную картину накладывается характерное распределение интенсивности — светлый или темный крест (рис. 5.25,6). Ориентация этого креста совпадает с ориентацией поляризатора, а интенсивность зависит от угла между направлениями разрешенных колебаний анализатора и поляризатора (светлый крест, когда эти направления совпадают, темный, когда они ортогональны). Возникновение этого своеобразного распределения интенсивности связано с тем, что в каждом из направлений, где оно наблюдается, через пластинку распространяется лишь одна волна, пропускаемая поляризатором, и, следовательно, интерференция не имеет места.
Если пластинка изготовлена из двухосного кристалла, то характер интерференционных полос окажется совсем иным (рис. 5 .25,в).
Следовательно, мы располагаем очень чувствительным способом контроля качества оптических изделий, изготовленных из кристаллов. Более того, наблюдение интерференционной картины, возникающей в любой пластинке, помещенной между двумя поляризаторами, может служить способом обнаружения слабой анизотропии материала, из которого она изготовлена. Высокая чувствительность такой методики открывает возможность различных приложений в кристаллографии, физике высокомолекулярных соединений и в других областях.
209
§5.5. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС
При интерференции двух волн, возникающих в результате-отражении или преломления света, исходящего из точечного источника, появляется стационарная интерференционная картина, которая никак не локализована. Иными словами, в любой области пространства, где перекрываются интерферирующие пучки, можнЬ наблюдать интерференцию. Эта особенность интерференции, возникающей при использовании точечного источника света, была, например, продемонстрирована в опыте с бипризмой Френеля.
Но при замене точечного источника протяженным сразу же пришлось ограничить ту область пространства, где может наблюдаться интерференция. Теперь можно уже более четко сформулировать необходимое условие локализации интерференционных полос: при данной ширине 2d источника наблюдение интерференции в свете с длиной волны X возможно лишь в той области пространства, где ш достаточно мало, чтобы выполнялось условие (5.31). Полезно напомнить, что опыт с зеркалом Ллойда и привел к качественным соображениям о зависимости видимости интерференционной картины от апертуры интерференции; при анализе этого опыта возник также вопрос о локализации интерференционных полос.
Наибольший интерес представляют собой случаи локализации интерференционных полос на поверхности какой-либо пластинки, используемой для создания разности хода (полосы равной толщины), и локализация их в бесконечности (полосы равного наклона). Удобно начать изучение этих явлений с исследования интерференции в тонких пластинах при освещении протяженными источниками света, которую часто называют цветами тонких пластин. Все наблюдали чрезвычайно красивые цвета тонких пленок (например, пленок нефти на поверхности воды) при освещении их солнечным светом. Рассмотрим физику этих явлений, так как она окажется очень полезной для понимания более сложных процессов, происходящих в интерферометрах, интерференционных фильтрах и других оптических устройствах.
Исследуем отражение и преломление плоской квазимонохро-матической волны, падающей на поверхность пластины толщиной I (рис. 5.26). Рассмотрение будет простым, так как надо лишь установить зависимость разности хода Д от геометрических параметров (угол падения волны и толщина пластинки). Более подробное изложение (установление фазовых и амплитудных соотношений, а также поляризация волны) не требуется, хотя, используя формулы Френеля, задачу можно решить сколь угодно полно. Правда, следует помнить, что формулы (2.9)—(2.11) были получены для одной границы раздела между двумя беско-
210
5.26. К расчету интерференции при отражении от тонкой пластинки
5.27. К вопросу о связи между степенью монохроматичности источника и наблюдаемым порядком интерференции
нечно протяженными диэлектриками. В тонкой пластинке или пленке имеются две границы и необходимо применять формулы Френеля для каждой из них. Такой метод краевых значений широко используют при решении различных сложных задач в электродинамике*.
При решении данной задачи (а также при рассмотрении интерферометров) будем применять более наглядный метод суммирования амплитуд. Это удобно для диэлектрических пленок, так как можно учитывать лишь одно отражение — коэффициенты отражения невелики и амплитуды волн при последующих отражениях пренебрежимо малы.
