Интерференция света в тонких пленках. Интерференционные полосы равной толщины и равного наклона. Кольца Ньютона.

Интерференция света - перераспределение интенсивности света (также характерно и для других ЭМволн) в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление обычно характеризуется чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности света.

Интерференцию света можно наблюдать не только в лабораторных условиях с помощью специальных установок и приборов, но и в естественных условиях. Так, легко наблюдать радужную окраску мыльных пленок, тонких пленок бензина и минерального масла на поверхности воды, оксидных пленок на поверхности закаленных стальных деталей (цвета побежалости). Все эти явления обусловлены интерференцией света в тонких прозрачных пленках, возникающей в результате наложения когерентных волн, возникающих при отражении от верхней и нижней поверхностей пленки. В результате возникают две световые волны, которые могут интерферировать.

Исследование интерференции в тонких пленках позволяет определять ряд практически важных величин – толщину пленки, её показатель преломления, температуру нагрева под закалку деталей, длину волны излучения и т.д.

Луч света длиной волны , распространяющийся в воздушной среде с показателем преломления  при падении на поверхность плёнки с показателем преломления  разделится на два луча. Часть отражается на верхней поверхности, а часть преломляется. Преломлённый луч достигает нижней границы, затем отражается от неё и снова преломившись, выходит в воздушную среду когерентным с первым лучом. В силу условия когерентности двух лучей наблюдается интерференционная картина, которая определяется оптической разностью хода между интерферирующими лучами:

Учитывая закон преломления (закон Снеллиуса):

Условие максимума интенсивности света при интерференции:

Условие минимума интенсивности света при интерференции:

При падении световой волны на тонкую прозрачную пластину или пленку происходит отражение от обеих поверхностей пластины, в результате чего возникают две световые волны, которые могут интерферировать. Полосы равной толщины образуются при освещении клина параллельным пучком лучей. На пути лучей ставим собирающую линзу, в фокальной плоскости которой поставим экран. На экране наблюдается интерференционная картина, причем каждой толщине клина соответствует своя интерференционная полоса. Поэтому эти полосы называются полосы равной толщины.

Полосы равного наклона образуются на плоскопараллельной пластинке при освещении рассеянным светом. Из всевозможных углов падения выбрали лучи падающие под одинаковым углом, дают на экране интерференционную круговую полосу. Лучи падающие под другим углом наклона дают другую интерференционную полосу.

Кольца Ньютона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину. Впервые были описаны в 1675 году И. Ньютоном.

Радиус k-го светлого кольца Ньютона (в предположении постоянного радиуса кривизны линзы) в отражённом свете выражается следующей формулой:

где R — радиус кривизны линзы, k=1,2…., лямбда — длина волны света в вакууме,  n — показатель преломления среды между линзой и пластинкой.

Радиус k-го тёмного кольца Ньютона в отражённом свете определяется в соответствии с формулой:

14.3 Записать первое уравнение + уравнение для энергии ионизации + уравнение для скорости, все подставить и выразить радиус

Билет

Билет не найден L

Билет

Билет не найден L

Билет