Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
5. Пластинка Луммера — Герке. Она представляет собой плоскопараллельную пластинку из очень однородного стекла или плавленого кварца толщиной от 3 до 10 мм и длиной до 30 см. Для направления световых лучей в пластинку на одном конце ее сбоку посажена на оптический контакт добавочная призмочка (рис. 145, а). При другом способе один конец пластинки скошен (рис. 145, б). В обоих случаях падающие лучи нормальны к поверхности стекла, чем достигается уменьшение потерь света на отражение. Направление падающих лучей подбирается таким, чтобы угол падения на границе стекло — воздух был близок к предельному углу полного отражения. Тогда коэффициент отражения мало отличается от единицы. Пучки испытывают многократные отражения от плоскостей пластинки и выходят из нее с почти одинаковыми интенсивностями. Можно получить до 10—15 таких пучков с каждой стороны пластинки. § 36] МНОГОЛУЧЕВАЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
251
В пластинке Луммера — Герке наблюдаются интерференционные полосы равного наклона. Условие интерференционного максимума т-го порядка имеет вид
2hn cos i|> = тХ, (36.7)
где h — толщина пластинки, а г|з — угол преломления. Здесь не учтено изменение фазы при отражении, так как оно производит только несущественное смещение всей интерференционной картины. Число интерферирующих пучков по одну сторону пластинки равно
N = L/(2h tg i[;), где L — длина пластинки. А так как свет падает почти под предельным углом, то
tf = VJF=T. (36.8)
Вопрос о разрешающей способности пластинки Луммера — Герке будет разобран в § 48.
6. Затронем еще два вопроса, имеющих отношение к многолучевой интерференции. Рассмотрим сначала много равноотстоящих параллельных отражающих плоскостей с малыми коэффициентами отражения (рис. 146). Почти весь свет, падающий на каждую плоскость, проходит через нее без потерь. В результате получится много параллельных Отраженных лучей 1, 2, 3, ... почти одинаковой интенсивности. Разность хода между соседними лучами составляет 2d cos ф, где d — расстояние между соседними плоскостями. Если выполнено условие
2d cos ф = тХ (36.9) 252
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ» СВЕТА
[ГЛ. III
(т —тхелое число), то все лучи будут находиться в фазе. Возникнет сильное отражение, называемое интерференционным отражением. При заданном т условие (36.9) может выполняться только для определенных длин волн. Поэтому при освещении рассматриваемой системы плоскостей белым светом интерференционное отражение
будет наблюдаться лишь для некоторых (а при d < % — для одной) сравнительно узких спектральных линий. Система плоскостей, таким образом, приобретает свойство избирательного отражения. При этом, так как разность хода зависит от угла падения, цвет избирательно отраженного света будет меняться с изменением угла падения.
Отметим также, не входя ни в какие подробности, что надлежащей, комбинацией диэлектрических слоев с различными показателями преломления удается осуществить на поверхности стекла многослойные покрытия (пленки) с высокими коэффициентами отражения (до 98—99% для определенных длин волн). Такие покрытия применяются, например, в зеркалах интерферометров Фабри — Перо. Следует, однако, иметь в виду, что отражающие многослойные пленки в белом свете окрашены, так как интерференционное условие сильного отражения точно выполняется только для какой-либо одной длины волны.
Рис. 146.
§ 37. Стоячие световые волны
1. При интерференции монохроматических волн, распространяющихся навстречу друг другу, образуются стоячие волны (см. т. III, § 140). В этом случае, как видно из формулы (26.12), ширина полосы Ax равна Х/2, т. е. расстоянию между соседними пучностями или узлами. В случае электромагнитных волн пучности (узлы) электрического вектора E совпадают с узлами (пучностями) магнитного вектора В. Таким образом, в стоячей волне электрическое и магнитное поля можно пространственно разделить и исследовать свойства и действия этих полей в отдельности. Моменты прохождения электрического и магнитного полей через максимум в стоячей волне не совпадают, а сдвинуты относительно друг друга на' половину периода световых колебаний. Получение стоячих световых волн наталкивается на трудности, связанные с малостью длины волны. Эти трудности впервые были преодолены О. Винером (1862— 1927) в 1890 г.
Стеклянная пластинка P (рис. 147), покрытая тонким фоточув-
X І
ствительным слоем ТОЛЩИНОЙ -go---5п", приводилась в соприкос- СТОЯЧИЕ СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ
?53
Рис. 147.
новение с хорошим металлическим зеркалом М, образуя с ним очень малый угол а (порядка Г или меньше). Пластинка освещалась монохроматическими лучами, нормальными к поверхности зеркала. В результате отражения от зеркала в воздушном клине между зеркалом и фотослоем образовывались стоячие световые волны. Их пучности обнаруживались в фотослое после его проявления в виде равноотстоящих почерневших полос, параллельных ребру воздушного клина. Расстояние между этими полосами равно %!(2 sin а). Полосы можно видеть глазом, если угол а взять достаточно малым. В опытах Винера расстояние между полосами составляло 1—2 мм. По этим данным можно было оценить длину световой волны. Удалось также показать, что для красного света длина волны, примерно вдвое больше, чем для синего.
