Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 81

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 75 76 77 78 79 80 < 81 > 82 83 84 85 86 87 .. 175 >> Следующая

1. Полосы равной толщины. Для наблюдения полос, локали-
* Давление паров ртути в лампе должно быть невысоким, так как в лампах высокого давления линии очень уширены.
213
зованных на поверхности пластины, надо спроецировать на экран изображение поверхности пластины. В некоторой точке экрана будет наблюдаться максимум освещенности (в свете с длиной волны X), соответствующий вполне определенной толщине пластины [см. (5.47)]. На рис.5.28 приведена схема опыта по наблюдению полос, локализованных на поверхности тонкой пленки,
э
[ Л/ II
5.2В. Схема опыта по наблюдению полос равной толщины
S “ протяженный источник света
толщина которой меняется по какому-то
закону. Апертура интерференции мала; ференционных полос при СЛедОВатеЛЬНО, пленку МОЖНО освещать освещении вертикальной протяженным источником света. Рас- мыльной пленки
смотрим лучи от разных точек источника: одни, попадающие в какую-то точку поверхности пленки, и другие, попадающие в ту же точку после отражения от внутренней поверхности пленки. Эта точка отображается линзой L на экран Э, а геометрическое место таких точек (т.е. точек, для которых толщина пленки I = const)' отобразится на экране в виде интерференционной полосы, называемой полосой равной толщины. Если источник излучает естественный (не монохроматический) свет, то на экране появится система окрашенных полос, так как каждому значению длины волны А; соответствует по формуле (5.47) своя толщина пленки Ц.
Очевидно, что если пленка представляет собой клин, то на экране наблюдается система интерференционных полос, параллельных ребру клина. Чем тоньше пленка, тем меньше апертура интерференции и лучше видимость интерференционных полос. Простой опыт, сводящийся к освещению мыльной пленки (рис. 5.29), образовавшейся на каком-либо каркасе, иллюстрирует этот эффект. Если каркас вертикален, то пленка толще внизу
и, отображая ее поверхность на экран, мы увидим систему интерференционных полос, параллельных ребру образовавшегося клина. Их четкость резко падает по мере увеличения толщины пленки. Характерные полосы равной толщины можно наблюдать
214
на примере простого опыта (рис. 5 .30). Классический эксперимент был поставлен в середине XVII в. Гуком, наблюдавшим кольцевые интерференционные полосы, возникавшие в воздушном слое между плосковыпуклой линзой и плоской стеклянной пластинкой. Ньютон установил связь между радиусом гт колец и кривизной линзы, и лишь в XIX в. Юнг полностью объяснил природу этих колец, называемых кольцами Ньютона, и использовал их для определения длины волны интерферирующего света.
Из рис. 5 .30 нетрудно получить основные соотношения. Считая 2R » I, находим г2т = 2RI. Для разности хода А — 21 — к/2 запишем условие возникновения максимума освещенности (cosq>2 = 1, п = 1, так как здесь нормальное падение света на воздушную прослойку) в виде 21 — Х/2 = 2тк/2, или 21 = (2т + \)Х/2. Отсюда
гт = V 2RI - Щ2^туЩ. (5.48)
Следовательно, измерив радиус т-ro интерференционного кольца и зная радиус кривизны линзы, можно определить длину волны света.
Очевидно, что при наблюдении колец Ньютона в отраженном свете центральное пятно будет темным, так как в этом случае геометрическая разность хода равна нулю и лишь теряется полуволна при отражении от плоской стеклянной поверхности. При истолковании колец Ньютона Юнг поставил красивый опыт. Между линзой, изготовленной из легкого стекла (крон), и плоской пластиной из тяжелого стекла (флинт) было введено масло, показатель преломления которого пы удовлетворял неравенству пкр < пк < Лфл • В этом случае нет потери полуволны (вернее, она теряется дважды) и в отраженном свете в центре интерференционной картины наблюдается светлое пятно.
В проходящем свете всегда возникает интерференционная картина, дополнительная к появляющейся в отраженном свете. Это положение, легко демонстрируемое на примере колец Ньютона, позволяет еще раз отметить общее свойство всех интерференционных явлений — стационарная интерференционная картина всегда возникает в результате перераспределения потока энергии в пространстве.
Наблюдение полос равной толщины широко используется в различных задачах техники. В частности, на этом эффекте основан очень простой и удобный способ определения качества полировки оптических поверхностей. Исследуемую оптическую пластинку обычно накладывают на контрольную с плоскостью
215
известного рельефа и между ними образуют весьма тонкий воздушный клин (для этого достаточно подложить с одного края тонкую полоску фольги). Систему освещают сверху ртутной дугой и наблюдают интерференционные полосы в отраженном свете. Если поверхности обеих пластин идеально плоские, то должны возникнуть совершенно прямые полосы равной толщины, параллельные ребру, клина. Но обычно поверхности имеют дефекты, которые приводят с искривлению этих полос. Оценивая искривления интерференционной полосы по отношению к расстоянию между двумя соседними полосами, можно при тщательной постановке эксперимента установить наличие отклонений от плоскости порядка 1/ю длины волны интерферирующего света. Обычно систему освещают монохроматическим светом и ожидают длительное время, пока не установится тепловое равновесие. Усовершенствованным методом удается оценивать отклонения от плоскости порядка 0,01—0,02 длины волны, что оказывается необходимым в некоторых задачах современной интерферометрии (см. §5.7). Исследованием полос равной толщины можно также воспользоваться для измерения малых углов между двумя оптическими поверхностями, а также для решения других метрологических задач.
Предыдущая << 1 .. 75 76 77 78 79 80 < 81 > 82 83 84 85 86 87 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed