Метод амплитудного деления. Интерференция в тонких пленках

Амплитудное деление светового пучка реализуется при интерференции в тонких пленках.

При интерференции в тонкой пленке происходит наложение волн отраженных от ее поверхностей. Если источник точечный, то пару интерферирующих пучков можно выбрать по разному (см.рис.): луч и луч , луч + луч , луч + луч , луч + луч . Точка пересечения этих лучей называется точкой локализации. Линза (глаз, прибор) отображает одну из этих точек локализации на экран.

Рассчитаем оптическую разность хода, обусловленную геометрической разностью хода, в отраженном свете.

Из геометрических соображений можно записать , учтя закон преломления , получим выражение . Преобразовав его далее, получим

. (16)

При отражении от оптически более плотной среды либо луч в точке С (при ), либо луч в точке A (при ) изменяет фазу на , что эквивалентно введению дополнительной оптической разности хода .

Таким образом, условие экстремумов при наблюдении интерференции в отраженном свете имеет вид:

.

Заметим, что интерференцию в тонких пленках можно наблюдать и в проходящем свете. При этом геометрически обусловленная разность хода будет также определяться выражением (16), но не будет возникать дополнительной разности хода . Подумайте, почему? Чем отличаются картины интерференции при наблюдении их в отраженном и проходящем свете?

Оптическая разность хода при интерференции в тонких пленках зависит как от толщины пленки d, так и от угла падения . При этом возможны случаи:

а). Если угол падения одинаков в разных местах пленки (пленка освещается параллельным пучком), то результат зависит только от толщины пленки d. В тех местах, где толщина одинакова, будет и одинаковый результат наложения когерентных волн. Геометрическое место точек с одинаковым результатом интерференции вследствие одинаковости толщин пленки называют полосой (линией) равной толщины.

б). Если, напротив, толщина пластинки одинакова d, а угол падения в различных местах пленки меняется, то результат картины интерференции зависит только от угла падения. В местах, где угол падения одинаков, возникает одинаковый результат интерференции. В этом случае геометрическое место одинакового результата называют линией равного наклона.

Интерференционную картину линий равного наклона можно наблюдать, например, при интерференции в тонких пленках. А интерференционную картину полос равной толщины можно наблюдать от воздушной прослойки, образованной плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плоско-выпуклой (или двояковыпуклой) линзой. Линии равной толщины имеют форму колец, называемых кольцами Ньютона, впервые подробно исследовавшего их. Подробно этот случай будет рассмотрен в лабораторном практикуме.