Борн М.,Вольф Э. - Основы оптики (1070649), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Так, например, при и=!' н Х = оеогООЛ расстояние между полосамп ссстанляет примерно 1,Ч мпп отсюда следует, подая достаточного разделения полос уго.ч клина должен быть очень мал. Полосы, получающиеся с клином, используются для проверки концевых мер (калибров), служа- 269 ч 76) «втхлтчгввя интегеевкнция хглгине иип.титу«ы щих стандартами длин в механических цехах. Испытуемый калибр С, (рис. 7.27) представляет собой стальную колодку с двумя параллельньпш, полированными плоскостями с определенным расстоянием между ними. Одну пз зтях повсрхностей н одну из поверхностей эталона бь такой же почииальпой длины плопзо приткнмают к плоской стальной поверхности; верхние поверхности обеих мер покрывают прозращюй пластинкой Т с плоской итжерхностью Обычно ме.кду пластинкой и мерами образуются клинопндные воздушные прослойки, в котоРых цри освещении мопохроматическзм светом можно наблюдать интерферен- г,~~ййыь~. ционные полосы Зная расстояние между полосами и между калибрами, можно определить разницу В длинах последних е).
Полосы, называемые колона ни Ныовтола (рис. 7.28), служат ечце одним прильюам3аи ею4ииые леамойы Рнс 7 27 Интерферочетрнческое среиненне нониееык нер Рис. 7 2З. Кольца Ньютона. мером полос равной толщины. Кольца Ньютона представляют исторический интерес в связи со взглядами самого Ньютона на природу света. Онн наблюдаются в воздушном зазоре между соприкасающимися выпуклой сферической поверхностью линзы и плоской поверхностью стекла (рнс. 7 29) Этн полосы имеют вид окруи постей с пептром в точке касания С Пусть )7 — радиус кривизны ОС выпуклой поверхности, тогда, если пренебречь членами четвертого порядка, толщина зазора й на расстоянии и от 0С равна Ь =)С вЂ” )Г)(ь — Г' яи 2К .
(27) При нормальном падении условия для радиусов темных полос, согласно (26) и (27), имеют вид г=- згт1~Х, т=й, П 2, ..., (28) т. е радиусы темных полос пропорциональны квадратному корню из гюложительньы целых чисел. При увеличении расстояния между линзой и пластинкой за«оп ная толщина зазора «смещается по направлсншо к пен- тРУ, пРнчем кольна сжимаютса и кажДый Риз прн Уве Рнс 72З К еоеникио. лпчении расстояния на 172 одно пз них прона«нег. Ии- вению колец Ньютоне.
тересно отметить, что зто устройство, так же как и опыт Юнга, позволяет очень простыми средствами приближенно определить длину волны света Если то«вгика пленки достигает всего лишь нескольких полуволн, порядки ннтерференпнн в монохроматичсской картине очень ш зки, н полосы становятся вн«иными в белом свете. Примерами таких полос могут служить цвета мыльных ') Итиенение фазы при отражении от металлической поверхности не точно равно и, как ~ считеетсн в )25), но вто нв влияет па расстояние ножку потеснив. 270 злкмаиты теории ннтггчвввнцин и интзеегеамхтгы [гл. 7 пузырей и масдяных пятен на воде, видимые в отраженном свете. В устройстве для палли|||ения колец Ньючана (см.
рис. 7.29) в ел учае соприкосновения линзы и пластинки разность фаз в центре равна л для всех длин волн, и, следовательно, в атом месте в белом свете всегда будет темное пятно. ! 1о мере удаления от центрального пятна нптсрфсренционныс копыт от различных монохромагнческих к|ца|онент свстз значительно расходятск, и при казуальном наблюдении вблизи центра видны цветные кольца.
Последовательность цветов зтнх колец вполне определенна и известна как парели 1)моли|ни. Дальп|е от центра кольна различных порядков начикают перекрыват| ся и освещение кажется глазу равномерно белым [см. й 7.3.3). Лналогично в клиновидпой воздушной прослойке обедал свете у ребра клина отчетливо еюжст наблюдаться течнан паласа. До сих пор мы говорили только об отраженном свете, однако пптерференциоппая картина, локализованная в пленке, видна также и в проходящем свете.
Как и в слу~ае пласкапараллельнай нласч инки, картины в отраженном и прошедшем свече дололнительч|ы, т. е. светлые полосы одной появллются в тех же местах пленки, что и темные полосы другой. При псаользавз- Е нин мало отражяющнх п|егрхяостсй полосы в проходящем свете плохо видны вследствие неравенства интенсивностей иптерферирующих пучков. Рке.
7.20. скетче вечер- й[ы показали, чча необходимым условием агчетфераметре Физо. ливостп полос служит ограниченность диапазона величин соз 9', саответствуюшвх каждой точке пленки, и что паласы вырисовывают контуры слоев равной оптической толщины, толька если соз 0' яи 1. Оба условия одновременно выполняются па большой площади пленки в инлчерферохеетуе Физо [17) [рис. 7.30). Пучок света ат квазимонохромагнческога исто шика 5 после отражения от маленького зеркала, превра|цагтся линзой Ь в параллельный н ладаег почти нормально на пленку г". Свет, отраженный повсрхнатями пленки, сиона проходит через линзу В и собирается в отверстие Б' в фекальной плоскости линзы ь. Глаз, помещенный сразу за В' и сфакусироазнный на плсяку, видит паласы, вырисовывающие конт)ры слоев равнои оптической толщины на всей поверхности пленки, освещенной линзой В.
Эти полосы часто называют логосами Физо. Как л|ы увидим (см. п. 7.5.3), полосы Физо можно получить н а зачатых пленках прн услоаян, чта источник доста~очно мал. Такие ннтерферометры применяклся в оптических мастерских для проверки постоянства опто |вских талщин плоскопараллельных прозрачных пластинок. В Лпглии они используются в Национальной физической лабораторна |шя измерения концевых мер или калибров [18). Устройство такого прибора показано из рнс.
7.31, а. Одна нз поверхностей кзлибра б плотно прижата к плоской полврованной поверхности стальной плиты В. Верхшою поверхность В„пар аллсльну|о плате В, покрывает прозрачной пластик кай Т с плоской нижней повсрхношыа. Вообще говоря, между Т п 6 и между Т и В образу|атея клинояидные воздушные слои и и каждое| из них чажег наблюдаться интсрференционная картина, состоящая из прямых параллельных линий с одинаковым расстоянпеч| мс кду пнмя в обеих картинах.
Изьчсччяя наклон Т, можно устанашшь полосы перпендикулярно к одному краю калибра (рнс. 7.31, б). Пугть в какой-то точке на краю калибра тол|дины воздушных клиньев над 6 и В составляют соответственно 6, и йь а саотаегству|ощие порядки интерференции равны т, и т;, тогда, согласно (29), длина е[ калкбра равна б =де — й, = (т,— |л,) — = Лт —, Х 2 2 ' (29) 6 7.о) дюхлгчвввя инте»онгинггия. дхлиннв нмплитглы 27! где Лт — смешение порядка обеих картин. Таким образом, мы можем написать с(=. (х+и) 2, (30) где х — ненавистное целое число, а е(1 — дробная часть- порядка, которую можно определить ннтерполяпией.
Величину х находят методом дробных Рис. 7.3!. Интсрфврометр для измерения концевых мвр, применяемый в английской Нацио- Нвиьвой фи«ни«сион л»вор»гор«и. часглей порядка, который был впервые применен в иптерферочетрии Бенуа (!9). Дробные части порядка нзмершотся в свето четырех известных волн, юггорые (прн использовании подходящего нсточниьа) удобно выделять по очереди вращением призмы постоянного отклонения Р.
Тогда мы получим соотношения «1 (хс+ех) 2 (х«+е») 2 (хв ' е») 2 (х«+с«) 2 (31) где х„хм х, и х„— неизвестные пелые числа; зги соотношения определяют «четверки» возможных зиа генг«й величин хм хм х, и х« Измеряя приближенно микрометром длину с(, вгожпо решить, какая из таках «чстверок» правильна, и, следовательно, получить точную величину г(. С ггазлежагцилги предскторожностями лгожно измерять калибры длиной до ) 0 ом. Если дробггая часть порядка определена с точностью до 0,1, то для й — 5000 Л точность в измерении калибра составит -~-2,0 10 ' см. Очсвидгго, что для устройства Физо сущсствуег предельный случай, когда источник Я (гм. Рнс. 7.30) умеиыцнется до то гнм и, значит, О' приивывет одинаковые значения во всех точках пленки.
В зтпх условиях, однако, если поверх- пост пленки плоская, полосы должны быть нелокализованными, т. е. н люб«>й плоскости, в которои пстречаются отраженные п) чкп, оня будут так же отчстливьг, как н в пленке. Мы, следовательно, вынуждены более тгцательно выяснить вопрос о локализации полос и о ее связи с размсрамн источника. 7.6.0. Локализация полос*). Иптерференцнонные устройства, рассмотренныс до сих пор, можно в общем охарактеризовать как устройства, в котооь:х свет от исю шика достигает точек в области интерференции двумя различными путнми. Пусть Р будет такой точкой, и предположим, что свет длиной волны *) Бол«е ионное рассмотрение воорссв о лоиввиввции полос ирьгмлсно а [20).
272 влеигнты тгогии иитегвагеипив и нитгавж пап:тгм (~л. 7 Ла испускается квазимонохроматическим точечным источником 5. Если 5А,В,Р и ВА,„Р— диа луча от 5 до Р (рис. 7.32), то разность фаз в точке Р равна ба -1.- ([5АаВа)') (5А~ВаР)). (32) Величина б, зависит от положения Р, ио опа однозначно определена для всех Р, так что интерференпнонные полосы, являющиеся гсоа1егрическим местом точек, д ва козоРых ба пои~пинна, обРаз) ются в любой глас«асги той области, где встречаются оба луча от 5.
Маа говорим, что закис полосы вс локалимианы. Ояи всегдз наблюдаются с точечпьв1 источником, и их 4. видпость зависит только от опюсительиои иггп нсивностп обеих волн. Рас 7.32. К аат~р~)апп пав ввэ» пучков сааза Лопуегиаа зснсрь, чтп квизимонохроматнческип первичный источник занимает некоторое пространство вокруг 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
