Интерференция в тонких плёнках

1. При наблюдении интерференции монохроматического света, отражённого в вакуум от плоскопараллельной пластинки (рис.3.), оптическая разность хода интерферирующих лучей

=n(AD+DC)-BC+λ/2=

=

где h – толщина пластинки, n – её абсолютный показатель преломления, i – угол падания лучей на пластинку, r – угол преломления лучей в ластинке. Дополнительная разность хода связана с отражением света от передней поверхности пластинки (оптически более плотной среды), т.е. с изменением при отражении фазы волны на π.

S S

O

B O

i i

A C

h

r r

D

Рис.3.

2. Условия максимумов и минимумов для интерференционной картины, образуемой когерентными волнами, отражёнными от обеих поверхностей пластинки:

Здесь k=2m, где m – целое, для минимумов и k=2m+1 для максимумов. Если отражение от обеих поверхностей пластинки происходят с потерями λ./2 (или без них), то интерференционная картина смещается на полполосы, т.е. значения k=2m соответствуют интерференционным максимумам, а k=2m+1 – минимумам.

3. При освещении плоскопараллельной пластинки параллельным пучком лучей белого света пластинка приобретает в отражённом свете цветную окраску. В соответствии с условием п.6. интерференцию в белом свете можно наблюдать лишь на очень тонких пластинках (плёнках), толщина которых не превосходит 0.01 мм. В монохроматическом свете можно наблюдать интерференцию и на значительно более толстых пластинках.

4. Если параллельный или почти параллельный пучок лучей монохроматического света падает на плёнку, толщина h которой неодинакова в разных местах, то в отражённом свете на верхнеё поверхности плёнки видны тёмные и светлые интерференционные полосы. Эти полосы называют полосами равной толщины , так как каждая из них проходит через точки с одинаковыми значениями h. Полосы равной толщины, локализованные на поверхности плёнки, можно наблюдать также и на экране, если на него спроецировать верхнюю поверхность плёнки с помощью собирающей линзы. В белом свете наблюдается система цветных интерференционных полос равной толщины.

5. При интерференции на прозрачном клине полосы равной толщине параллельной ребру клина. Ширина интерференционных полос при угле падения i=0

где - угол при вершине клина (, n – абсолютный показатель преломления вещества клина.

В случае протяжённого источника света интерференционная картина наблюдается только от той части клина, вблизи его вершины, для которой , где i – угол падения, - угол, под которым виден протяжённый источник из точки клина, соответствующий данном h.

6. При интерференции света в воздушном зазоре между плоским чёрным зеркалом и плотно прижатой к нему плоско-выпуклой линзой (рис.4), свет падает нормально на плоскую поверхность линзы, параллельную плоскости чёрного зеркала.

R

P

Рис.4.

Наблюдается система полос равной толщине воздушного зазора, имеющих вид центрических колец (кольца Ньютона). Центры колец совпадают с точкой соприкосновения линзы и зеркала. В отражённом монохроматическом свете радиусы светлых и тёмных колец равны:

и

где R – радиус крутизны нижней поверхности линзы, - длина волны света в вакууме (воздухе), m=1,0,2,… В центре интерференционной картины находится тёмное пятно.