Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 28
Текст из файла (страница 28)
где при обработке действовал свет "ви длины волны Л~. Интерферируя между собой, пучки, отраженные от этой области, дадут максимум для света с длиной волны Л . Наоборот, для всякой другой длины волны (Л) найдется такое число слоев т, которое даст разность хода,, ." Д, 'ЩЯ, равную нечетному кратному полуволны Л/2. Соответствующее ш определит- Рис. 5.5.
Разрез эмульсии, ся из условия тЛ1 — — (2р + 1)Л/2. Таким обработанной по методу образом. луч с длиной волны Л, отражен- Липпмана ный от первого слоя, будет ослаблен лучом, отраженным от (т+1)-го слоя; луч, отраженный от второго слоя, нейтрализуется лучом, отраженным от (т + 2)-го слоя, и т.д. Следо- интеРФЕРвиция свитА вательно, в отраженном свете этот цвет с длиной волны А будет более или менее исключен. Итак, препарированная по указанному методу пластинка приобретает способность избирательного отражения световых лучей и в отраженном свете будет давать то распределение цветов, которое было применено при ее приготовлении; пластинка дает возможность видеть в отраженном свете изображение в натуральных цветах.
Механизм действия пластинки становится особенно ясным, если рассмотреть процесс отражения по методу, изложенному в ~ 51. Современное техническое развитие цветной фотографии пошло по иному пути. В нем используется принцип светофильтров, для чего в эмульсию фотопластинки вводятся соответствующие красящие пигменты. Описанные выше явления получили интересные применения для голографической регистрации изображения (см.
~ 65). Глава У1 ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПОЛОС ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ~ 25. Цвета тонких пластинок Как было выяснено в ~ 17, при точечных источниках света будут наблюдаться резкие интерференционные картины. В таком случае при любом положении экрана, пересекающего систему поверхностей максимумов и минимумов, мы получим отчетливую картину интерференционных полос, которые, следовательно, не имеют определенной области локализации и могут считаться нелокализованными.
Однако необходимое для этого условие точечности источника осуществляется лишь приближенно, а во многих случаях и совсем не выпол- 51 няется. Особенно часто нам приходится иметь дело с протяженным источником 1 1' при явлениях интерфе- ренции, наблюдаемых в ~! естественных условиях, когда источником света служит участок неба, т.е, М ' рассеянный дневной свет.
Наиболее часто встречаюРис. 6.1. К вопросу об интерференции в тонкой пленке при протяженном источнике имеет место при освегцении тонких прозрачных пленок, когда необходимое для возникновения двух когерентных пучков расщепление световой волны происходит вследствие отражения света передней и задней поверхностями пленки (рис. 6.1).
Г,'1. Ч1. ЛОКАЛИЗАЦИЯ 1ЮЛОС ИН"ГИРФЕРН11ЦИИ Явление это, известное под названием цвегпов псонких пласпсинок, легко наблюдается на мыльных пленках (мыльных пузырях), на тончайших пленках масла (нефти), плавающих на поверхности воды (например, около судов), на пленках прозрачных окислов, нередко присутствующих на поверхности старых стекол ила на металлах (при закалке полированных стальных изделий так называемые цвета побежалости), и т.д.
Опьсгп показьсваегп, что в этих случаях видимость интерференционной картины максимальна в определенной и часто весьма ограниченной области пространства вблизи пленок и быстро убывает с увеличением расстояния от их поверхности. В перечисленных выше случаях оказывается, что высокая видимость интерференционной картины, наблюдаемой в отраженном от пленок свете, имеет место лишь в тонком слое, практически совпадающем с поверхностью пленок, хотя отраженные от них световые пучки перекрываются в значительном объеме пространства.
Такие интерференционные картины принято называть локализованными. В зависимости от толщины и геометрической формы пленок, а также от условий их освещения область локализации интерференционной картины оказывается более или менее ограниченной и более или менее близкой к поверхности пленок. На рис. 6.1 была показана принципиальная схема опыта для наблюдения описываемых явлений.
Буквой Р обозначена фотопластинка или экран, на который проецируется изображение пленки и где наблюдается интерференционная картина. На фотографиях (рисунки 6.2 и 6.3) приведены примеры таких картин. На первой фотографии снята интерференционная картина, полученная в свете, отраженном от двух поверхностей неоднородной по толщине пластины стекла, Рис. 6.2.
Интерферевционная картина, полученная в свете, отраженном от двух поверхностей неоднородной по толщине пластины стекла освещенной широким источником света. Вторая фотография сделана в свете, отраженном от двух стеклянных плоских поверхностей ограничивающих тонкий воздушный клин. Клин этот реализован путем наложения друг на друга двух толстых хорошо отполированных ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА плоскопараллельных стеклянных пластинок. С одной стороны между краями этих пластинок проложена полоска, тонкой бумаги.
В обоих Рис. 6.3. Интерференционные полосы, получающиеся при отражении света от поверхностей клина случаях освещение пленки и клина ведется световыми пучками от протяженных источнллков света. Эти световые пучки падают на поверхности освещаемых объектов почти нормально.
При визуальном наблюденилл таких интерференционных картин роль линзы исполняет хрусталик глаза, а роль экрана его сетчатка, Для того чтобы выяснить условия формирования интерференционнойл картллны вблизи поверхности тонких пленок и пр|лчину ее ярко выраженной пространственной локализации, рассмотрим схему подобного опыта в предельно простом варианте. Пусть на поверхность тонкого прозрачного клина, изготовленного из вещества с показателем преломления п, падают почти нормально световые пучки от протяженного Р источника света.
На рис. 6.4 для 5' наглядности угол падения одного из таких световых пучков увеличен в десятки раз, по сравнению с его действительным значением. Как было выяснено раньше, когерснтными являются световые 1 1' волны, излучаемые одной точкой С источника света. Волны излучаеЕ А мые соседними его точками, уже В не будут когерентными.
Поэтому начнем с расчета интерференции 11 световых пучков, излучаемых од- 2 ной точкойл протяженного |лсточ- 1 ника света. Вычислим в соответ- ствилл с установленной на опыте Рис. 6.4. К расчету разности хода локализацией интерфсренционпри интерференции световых пучков ной картины разность хода Ь на тонком прозрачном клине когерентных световых пучков 1' и 2 в точке А на поверхности клина (см. рис. 6.4). Линза, проецирующая интерференционную картину на экран, этой разности хода уже не изменит, и для световых пучков, сводимых воедино линзой в точке экрана А', она будет ГЛ.
М. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПОЛОС Ип"ГКРФЕР1111ЦИИ 11З та же, что и в точке А. В ходе расчета, помимо непосредственной геометрической разности хода интерферирующих волн, надо учесть скачок фазы на я, испытываемый волной, характеризуемой лучом 2', при отражении от поверхности клина с показателем преломления, ббльшим показателя преломления окружающего клин воздуха. Имеем Ь = ~ВВ + ВА) в — (АС вЂ” — 1, и(ВВ + ВА) = 2/ сонг ' АС = 2Ь~~гв1п1, ", = и, в1пг где Ь = Е.Π— толщина клина: отсюда Ь = 2Ьпсоэг+ —,.
2 (25.1) Полученное значение разности хода Ь является функцией Ь и г. Относительно угла г, а следовательно и г, уже было сказано при описании постановки опыта, что они малы и изменяются в малых пределах. Здесь следует добавить, что если это не так, то, уменьшая апертуру линзы, проецирующей интерференционную картину на экран, можно уменьшить диапазон вариаций угла г. Если же интерференционная картина наблюдается непосредственно глазом, то такое уменьшение апертуры наблюдения осуществляется, естественно, за счет малых размеров отверстия зрачка глаза.
Поэтому можно считать, что разность хода Л оказывается, фактически, функцией только Ь, т.е. толщины клина в точке А. Полученный результат заслуживает обсуждения. Из соотношения (25.1) следует, что при малых вариациях значений углов г (и соответственно г) разность хода Ь световых пучков, излучаемых и другими точками протяженного источника света, будет в точке А приблизительно такой же, как и для рассмотренных пучков 1' и 3'.
Следовательно, в точке А на поверхности клина (или волизи нее) интерференционные картины, создаваемые различными парами световых пучков, приходящими от разных точек светящейся поверхности протяженного источника света, будут приблизительно совпадать между собой.
Отсюда вытекает высокая видимость интерференционной картины на поверхности клина (или вблизи нее). В других областях пространства над клином будет иметь место беспорядочное наложение различных интерференционных картин и, следовательно, однородная освещенность этих областей пространства. Другими словами, получает объяснение локализация интерференционной картины вблизи поверхности клина. Если освещать клин точечным источником света, т.е. использовать исключительно когерентное излучение, то легко понять, что схема рассматриваемого опыта будет аналогична схемам интерференционных опытов Френеля и интерференционная картина будет нелокализованной.
Таким образом, локализация интерференционной картины в рассматриваемых случаях есть следствие использования протяженных источников света. Можно получить локализованную интерференционную картину от пленок, используя и точечный источник света, но ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕ'|А тогда он должен быть либо отнесен очень далеко от пленки, либо его излучение должно быть коллимировано объективом, Строгая постановка вопроса о локализации интерференционной картины в этих случаях и ее общее математическое решение принадлежат Майкельсону. Майкельсон показал, что по мере уменьшения клинообразности пленки область локализации интерференционной картины удаляется от пленки. Из формулы (25.1) для Л вытекает также разъяснение геометрической конфигурации наблюдаемых интерференционных полос. Именно, из нее следует, что значения Ь одинаковы для всех участков пленки (в нашем случае — клина), где ее толщина Ь одинакова, если пленка освещена пучком параллельных лучей.
Поскольку разность хода интерфсрирующих волн определяет амплитуду результирующего колебания и, следовательно, интенсивность в точке пространства, где происходит суперпозиция этих волн, освещенность всех точек интерференционной картины, соответствующих одинаковым толщинам 6 пленки (клина), будет одинаковой. Поэтому интер ференционные полосы на поверхности пленки (клина) имеют равную освещенность на всех точках поверхности, соответствующих одинаковым толщинам пленки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
