Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
А = 2 drt cos i|) + у. (33.1)
Введение такой поправки, как будет показано в § 65, обусловлено изменением фазы на я, которое претерпевает волна при отражении на одной из поверхностей пластинки. Экспериментально это явление подтверждается наблюдением интерференции белого света в установке Ллойда (см. конец § 30).
Все рассуждения и результаты остаются в силе и для случая, когда точка P лежит по другую сторону пластинки (рис. 1336). В этом случае отраженные лучи расходящиеся, в точке P пересекаются не сами лучи, а их продолжения за пластинку. Для наблюдения интерференции в точке P надо отраженные лучи сделать сходящимися с помощью собирающей линзы или вогнутого зеркала. Тогда интерференцию следует наблюдать в точке P', оптически сопряженной с точкой Р.
-Формула (33.1) справедлива и для тонких пластинок переменной толщины. Только в этом случае под d надо понимать толщину пластинки в том ее месте, где происходит отражение лучей, пересекающихся в точке Р. Но в точку P от точечного источника света
1) Неудовлетворительность приведенной аргументации была отмечена при выводе формулы (2,2), 230
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА
ІГЛ. III
могут попадать, вообще говоря, только два луча. Отсюда следует, что в случае точечного монохроматического источника света каждая точка пространства характеризуется вполне определенной разностью хода приходящих в нее отраженных лучей. Поэтому устойчивая интерференция должна наблюдаться в каждой точке пространства. Про соответствующие полосы интерференции говорят, что они не локализованы (или локализованы всюду).
3. Положение существенно изменится, если источник света протяженный. Тогда в точку P будут попадать, вообще говоря, два отраженных луча от каждой точки источника. Место отражения на пластинке, углы падения и отражения, а следовательно,
и разность хода для каждой пары лучей будут разными. Поэтому никакой устойчивой интерференции в точке P наблюдаться не будет.
Допустим, однако, что точка P находится близко от пластинки, например совпадает с точкой В. Тогда при малой толщине пластинки отражение будет происходить практически в одном и том же месте, т. е. при одной и той же толщине d, независимо от того, из какой точки источника исходят лучи. Если при этом лучи падают на пластинку почти нормально (так что cos -ф изменяется мало), то оптическая разность хода А будет зависеть только от толщины пластинки d в точке падения лучей. Линии на поверхности пластинки, где толщина d постоянна, будут также линиями постоянной разности фаз. На поверхности пластинки, если только степень монохроматичности света достаточна, появятся интерференционные полосы, каждая из которых характеризуется условием d = const. Они называются полосами или линиями равной толщины. Такие полосы как бы нарисованы на самой пластинке. Про них говорят, что они локализованы на пластинке. Конечно, интерференционные полосы должны наблюдаться не только на пластинке, но и с обеих сторон.
Рис, 1336, Ji 33] ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ В ПЛЕНКАХ И ПЛАСТИНКАХ 231
вблизи от нее. Однако максимальной видностью обладают интерференционные полосы на самой пластинке.
Для наблюдения таких полос удобно воспользоваться собирательной линзой, с помощью которой можно получить изображение пластинки на экране. Так как линза не вносит дополнительной разности хода, то при этом на экране получается изображение и интерференционных полос. Линза как бы переносит место локализации интерференционной картины с поверхности пластинки на экран. При визуальном наблюдении полос равной толщины глаз надо аккомодировать на пластинку. Роль линзы выполняет хрусталик, а экрана — сетчатая оболочка глаза. Оптический прибор или глаз выполняет также и другую полезную функцию. Диафрагма прибора или зрачок глаза вырезают из отраженных лучей узкие пучки, в пределах которых угол г|) меняется незначительно. Тем самым создаются условия, благоприятные для получения полос равной толщины.
При наблюдении в белом свете полосы интерференции окрашены,
, 4я dn cos ф , і п <-
так как разность фаз-^—- + я зависит от а. В белом свете
возможна интерференция только низкого порядка. Поэтому пленка должна быть тонкой — ее толщина не должна превышать примерно одной-двух длин волн. Когда толщина пленки составляет доли длины волны, то разность фаз приближается к я, и пленка становится темной.
Если обе поверхности пленки плоские, то интерференционные полосы прямолинейны и параллельны линии пересечения соответствующих плоскостей. Такие полосы наблюдаются, например, в клине, т. е. тонкой воздушной прослойке между плоскопараллельными стеклянными пластинками, когда с одного края между ними проложен, например, тонкий лист бумаги. Но если поверхности сложенных стеклянных пластинок неровные, то полосы равной толщины принимают неправильную, причудливую форму. На этом основан чувствительный интерференционный метод контроля поверхности на плоскопараллельность. В этом методе испытуемая поверхность прижимается к плоской и наблюдаются полосы интерференции в образовавшейся прослойке. Метод применяется и для контроля сферических или параболических поверхностей при шлифовке оптических зеркал и линз.
