Šviesos trukdžiai plonose plėvelėse. Vienodo nuolydžio ir vienodo storio juostos. Niutono žiedai. Praktinis trukdžių taikymas. Šviesos trukdžių taikymas Šviesos trukdžių atlikimas naudojant ploną plėvelę

Vienodo polinkio trukdžių pakraščiai. Kai apšviečiama plona plėvelė, susidaro to paties šaltinio bangų superpozicija, kuri atsispindi nuo priekinio ir galinio plėvelės paviršių. Tai gali sukelti šviesos trukdžius. Jei šviesa yra balta, tada trukdžių pakraščiai yra spalvoti. Trikdžius į plėveles galima pastebėti ant muilo burbulų sienelių, ant plonų naftos ar naftos plėvelių, plūduriuojančių vandens paviršiuje, ant plėvelių, atsirandančių ant metalų ar veidrodžių paviršiaus.

Pirmiausia panagrinėkime plokštumai lygiagrečią storio plokštę su lūžio rodikliu (2.11 pav.). Tegul ant plokštelės krenta plokštuma šviesos banga, kurią galima laikyti lygiagrečiu spindulių pluoštu. Plokštė išmeta į viršų du lygiagrečius šviesos pluoštus, iš kurių vienas susidarė dėl atspindžio nuo viršutinio plokštės paviršiaus, antrasis - dėl atspindžio nuo apatinio paviršiaus. Kiekviena iš šių sijų parodyta fig. 2.11 tik su vienu spinduliu.

Įeinant ir išeinant iš plokštės, spindulys 2 lūžta. Be dviejų spindulių ir , plokštė skleidžia aukštyn spindulius, atsirandančius iš trijų, penkių ir kt. daugkartinis atspindys nuo plokščių paviršių. Tačiau dėl mažo intensyvumo jų galima nepaisyti.

Panagrinėkime nuo plokštės atsispindėjusių spindulių trukdžių. Kadangi ant plokštelės krenta plokštumos banga, šios bangos priekis yra plokštuma, statmena spinduliams 1 ir 2. Pav. 2.11 tiesi linija BC žymi bangos fronto atkarpą pagal brėžinio plokštumą. Optinio kelio skirtumas, kurį įgyja 1 ir 2 spinduliai, kol jie susilieja taške C, bus

(2.13)

kur yra atkarpos BC ilgis ir bendras atkarpų AO ir OS ilgis. Laikoma, kad plokštę supančios terpės lūžio rodiklis yra lygus vienetui. Iš pav. 2.11 aišku, kad , . Pakeitus šias išraiškas į (2.13), gaunama . Pasinaudokime šviesos lūžio dėsniu: ; ir atsižvelkite į tai, tada kelio skirtumui gauname tokią išraišką: .

Skaičiuojant fazių skirtumą tarp spindulių svyravimų ir, be optinio kelio skirtumo D, būtina atsižvelgti ir į fazės pasikeitimo galimybę atsispindėjus taške C. Taške C banga atsispindi nuo sąsaja tarp optiškai mažiau tankios terpės ir optiškai tankesnės terpės. Todėl bangos fazė pasikeičia p. Tam tikrame taške atspindys įvyksta nuo sąsajos tarp optiškai tankesnės terpės ir optiškai mažiau tankios terpės, o fazės šuolis šiuo atveju nevyksta. Kokybiškai tai galima įsivaizduoti taip. Jei plokštės storis linkęs į nulį, tada gauta optinio kelio skirtumo formulė suteikia . Todėl, kai spinduliai yra uždėti, svyravimai turėtų padidėti. Bet tai neįmanoma, nes be galo plona plokštė visiškai negali paveikti šviesos sklidimo. Todėl nuo priekinio ir galinio plokštės paviršių atsispindinčios bangos turi panaikinti viena kitą trukdžių metu. Jų fazės turi būti priešingos, tai yra optinio kelio skirtumas D at d→0 turėtų būti linkęs . Todėl reikia pridėti arba atimti ankstesnę D išraišką, kur λ 0 yra bangos ilgis vakuume. Rezultatas yra:

(2.14)

Taigi plokštumai krentant ant plokštelės susidaro dvi atsispindėjusios bangos, kurių kelio skirtumas nustatomas pagal (2.14) formulę. Šios bangos gali trukdyti, jei optinio kelio skirtumas neviršija koherencijos ilgio. Paskutinis reikalavimas saulės spinduliuotei lemia tai, kad trikdžiai apšviečiant plokštę pastebimi tik tuo atveju, jei plokštės storis neviršija kelių šimtųjų milimetro dalių.

Praktikoje plokštumos lygiagrečios plokštės trukdžiai stebimi atsispindėjusių spindulių kelyje įdedant lęšį, kuris spindulius surenka viename iš ekrano taškų, esančių objektyvo židinio plokštumoje. Apšvietimas šiuo metu priklauso nuo optinio kelio skirtumo. Kai intensyvumas yra maksimalus, o kai intensyvumas yra minimalus. Todėl intensyvumo maksimumų sąlyga yra tokia:

(2.15)

ir minimumai:

(2.16)

Šie santykiai gaunami atspindėtai šviesai.

Tegul plona plokštuma lygiagreti plokštė yra apšviesta išsklaidyta monochromatine šviesa. Lygiagrečiai plokštei pastatykime lęšį, kurio židinio plokštumoje pastatome ekraną (2.12 pav.). Išsklaidyta šviesa apima spindulius iš įvairių krypčių. Spinduliai, lygiagretūs rašto plokštumai ir krentantys į plokštę kampu, po atspindžio nuo abiejų plokštės paviršių, bus surinkti lęšio taške ir sukuria apšvietimą šiame taške, nulemtą optinio kelio vertės. skirtumas. Spinduliai, ateinantys į kitas plokštumas, bet tuo pačiu kampu patenkantys į plastiką, bus surinkti objektyvo kituose taškuose, esančiuose tokiu pat atstumu nuo ekrano centro kaip ir taškas . Visų šių taškų apšvietimas bus vienodas. Taigi spinduliai, krintantys į plokštę tuo pačiu kampu, sukurs ekrane vienodai apšviestų taškų, esančių apskritime, kurio centras yra taške O, rinkinį. Panašiai spinduliai, krintantys skirtingu kampu, sukurs ekrane vienodai apšviestų taškų rinkinį. apšviesti taškai, esantys skirtingo spindulio apskritime . Tačiau šių taškų apšvietimas skirsis, nes jie atitinka skirtingą optinio kelio skirtumą.

Dėl to ekrane atsiras kintamų tamsių ir šviesių apskritų juostelių rinkinys su bendru centru taške O. Kiekvieną juostelę sudaro spinduliai, krentantys į plokštelę tuo pačiu kampu. Todėl susidarę interferenciniai pakraščiai šiuo atveju vadinami vienodo polinkio pakraščiais.

Pagal (2.15) intensyvumo maksimumų padėtis priklauso nuo bangos ilgio, todėl baltoje šviesoje gaunamas skirtingų spalvų spindulių suformuotas vienas kito atžvilgiu pasislinkusių juostelių rinkinys, o interferencinis raštas įgis vaivorykštės spalva.

Norint stebėti vienodo pasvirimo pakraščius, ekranas turi būti objektyvo židinio plokštumoje, taip pat, kad būtų galima gauti objektus begalybėje. Todėl jie sako, kad vienodo polinkio juostos yra lokalizuotos begalybėje. Lęšio vaidmenį gali atlikti akies lęšiukas, o ekrano – tinklainė.

Vienodo storio trukdžių krašteliai. Dabar paimkime pleišto formos plokštę. Tegul ant jo krenta lygiagretus spindulių pluoštas (2.13 pav.). Tačiau dabar nuo skirtingų plokštės paviršių atsispindintys spinduliai nebus lygiagretūs.
Du beveik susiliejantys sijos prieš krintant ant plokštės po atspindžio nuo viršutinio ir apatinio pleišto paviršių susikerta taške . Po atspindžio taške susikerta du praktiškai susiliejantys spinduliai. Galima parodyti, kad taškai ir yra toje pačioje plokštumoje, einančioje per pleišto viršūnę APIE.

Jei nustatysite ekrano padėtį E kad jis eitų per taškus ir ekrane atsiras trukdžių raštas. Esant nedideliam pleišto kampui, spindulių, atsispindėjusių nuo viršutinio ir apatinio paviršiaus, kelio skirtumą galima pakankamai tiksliai apskaičiuoti naudojant formulę gautas plokštumai lygiagrečiai plokštei, imant pleišto storį toje vietoje, kur ant jos krenta spinduliai. Kadangi nuo skirtingų pleišto dalių atsispindinčių spindulių kelio skirtumas dabar yra nevienodas, apšvietimas bus netolygus – ekrane atsiras šviesios ir tamsios juostos. Kiekviena iš šių juostelių atsiranda dėl atspindžio nuo vienodo storio pleišto atkarpų, todėl jos vadinamos vienodo storio juostelėmis.

Taigi, trukdžių modelis, atsirandantis dėl plokštumos bangos atspindžio nuo pleišto, yra lokalizuotas tam tikroje srityje šalia pleišto paviršiaus. Kai tolstate nuo pleišto viršaus, optinio kelio skirtumas didėja, o trukdžių modelis tampa vis mažiau ryškus.

Ryžiai. 2.14

Baltoje šviesoje juostelės bus spalvotos, todėl plokštės paviršius bus vaivorykštės spalvos. Realiomis sąlygomis stebint, pavyzdžiui, vaivorykštės spalvas ant muilo plėvelės, keičiasi ir spindulių kritimo kampas, ir plėvelės storis. Šiuo atveju pastebimos mišraus tipo juostos.

Ant plokščio vielinio rėmo, pamirkyto muilo tirpale, galima lengvai pastebėti vienodo storio juosteles. Ją dengianti muilo plėvelė padengta horizontaliais interferenciniais krašteliais, atsirandančiais dėl bangų, atsispindėjusių nuo skirtingų plėvelės paviršių, interferencijos (2.14 pav.). Laikui bėgant muilo tirpalas nuteka, o trukdžių pakraščiai juda žemyn.

Jei stebėsite sferinio muilo burbulo elgesį, nesunkiai pastebėsite, kad jo paviršius padengtas spalvotais žiedais, lėtai slenkančiais link pagrindo. Žiedų poslinkis rodo laipsnišką burbulo sienelių retėjimą.

Niutono žiedai

Klasikinis vienodo storio juostelių pavyzdys – Niutono žiedai. Jie stebimi, kai šviesa atsispindi nuo plokštumos lygiagrečios stiklo plokštės ir plokštumai išgaubto didelio kreivio spindulio lęšio, besiliečiančio vienas su kitu (2.15 pav.). Plonos plėvelės, nuo kurios paviršiaus atsispindi bangos, vaidmenį atlieka oro tarpas tarp plokštės ir lęšio (dėl didelio plokštės ir lęšio storio trukdžių krašteliai neatsiranda dėl atspindžių nuo kitų paviršiai). Esant normaliam šviesos sklidimui, vienodo storio juostelės atrodo kaip apskritimai su pasvirusia šviesa, atrodo kaip elipsės.

Raskime Niutono žiedų spindulius, gautus, kai šviesa paprastai patenka į plokštę. Šiuo atveju ir. Iš pav. 2.15 aišku, kad , kur yra lęšio kreivio spindulys, yra apskritimo spindulys, kurio visi taškai atitinka tą patį tarpą. Tada vertės gali būti nepaisoma. Kad būtų atsižvelgta į fazės pokytį p, atsirandantį atspindint nuo plokštelės, prie kelio skirtumo reikia pridėti: , tai yra, plokštelės ir lęšio sąlyčio taške stebimas minimalus intensyvumas dėl fazės pokytis p, kai šviesos banga atsispindi nuo plokštės.

Ryžiai. 2.16

Pav. 2.16 paveiksle parodytas Niutono trukdžių žiedų vaizdas raudonoje ir žalioje šviesoje. Kadangi raudonos šviesos bangos ilgis yra ilgesnis nei žalios šviesos, žiedų spinduliai raudonoje šviesoje yra didesni nei žiedų, kurių skaičius žalioje šviesoje, spinduliai.

Jei Niutono instaliacijoje objektyvas pakeliamas aukštyn lygiagrečiai sau, tada dėl oro tarpo storio padidėjimo kiekvienas apskritimas, atitinkantis pastovų kelio skirtumą, susitrauks link paveikslo centro. Pasiekęs centrą, trukdžių žiedas virsta apskritimu, dingsta objektyvui judant toliau. Taigi paveikslo centras pakaitomis taps šviesus ir tamsus. Tuo pačiu metu regėjimo lauko periferijoje atsiras nauji trukdžių žiedai ir judės link centro, kol kiekvienas iš jų išnyks paveikslo centre. Kai objektyvas nuolat juda aukštyn, žemiausios laipsnio trukdžių žiedai išnyksta ir atsiranda aukštesnės eilės žiedai.

Pavyzdys
Optinė danga

Optikos dengimas atliekamas siekiant sumažinti optinių dalių paviršių atspindžio koeficientą, uždedant ant jų vieną ar kelias nesugeriančias plėveles. Be antirefleksinių plėvelių šviesos atspindžio nuostoliai gali būti labai dideli. Sistemose su daugybe paviršių, pavyzdžiui, sudėtinguose lęšiuose, šviesos praradimas gali siekti 70% ar daugiau, o tai pablogina tokių optinių sistemų generuojamų vaizdų kokybę. Tai galima pašalinti išvalius optiką, kuri yra viena iš svarbiausių trikdžių taikymo plonose plėvelėse.

Kai šviesa atsispindi ant optinės dalies nusodintos plėvelės priekinio ir galinio paviršių, atspindėtos šviesos intensyvumas bus minimalus dėl trukdžių, todėl perduodamos šviesos intensyvumas bus didžiausias tam bangos ilgiui. Esant normaliam šviesos sklidimui, poveikis bus didžiausias, jei plonos plėvelės storis lygus nelyginiam šviesos bangos ilgio ketvirčių skaičiui plėvelės medžiagoje. Iš tiesų šiuo atveju pusė bangos ilgio neprarandama atspindint, nes ir viršutiniame, ir apatiniame plėvelės paviršiuose banga atsispindi nuo sąsajos tarp optiškai mažiau tankios ir optiškai tankesnės terpės. Todėl maksimalaus intensyvumo sąlyga bus tokia . Iš čia gauname .

Keisdami antirefleksinės plėvelės storį, galite perkelti minimalų atspindį į skirtingas spektro dalis.

Dažnai stebime vaivorykštę plonų plėvelių spalvą, pavyzdžiui, alyvos plėveles ant vandens, oksido plėveles ant metalų, kurios atsiranda dėl dviejų plėvelės paviršių atspindimos šviesos interferencijos.

Trikdžiai plonose plėvelėse

Panagrinėkime plokštumai lygiagrečią ploną plokštę, kurios lūžio rodiklis yra n, o storis b. Tegul plokštuma monochromatinė banga krenta ant tokios plėvelės kampu (tarkime, kad tai vienas spindulys) (1 pav.). Tokios plėvelės paviršiuje tam tikrame taške A spindulys yra padalintas. Jis iš dalies atsispindi nuo viršutinio plėvelės paviršiaus ir iš dalies lūžta. Lūžęs spindulys pasiekia tašką B, dalinai lūžta į orą (oro lūžio rodiklis lygus vienetui), dalinai atsispindi ir nukeliauja į tašką C. Dabar jis vėl iš dalies atsispindės ir lūžta, ir išeina į orą kampas. Iš plėvelės išeinantys spinduliai (1 ir 2) yra koherentiniai, jei jų optinio kelio skirtumas yra mažas, palyginti su krintančios bangos koherentiniu ilgiu. Jei spindulių (1 ir 2) kelyje dedamas konverguojantis lęšis, jie susilies tam tikrame taške D (lęšio židinio plokštumoje). Tokiu atveju atsiras trukdžių modelis, kurį lemia optinis trukdžių spindulių kelio skirtumas.

1 ir 2 spindulių kelio optinis skirtumas, atsirandantis spinduliuose, kai jie nukeliauja nuo taško A iki plokštumos CE, yra lygus:

kur darome prielaidą, kad plėvelė yra vakuume, taigi lūžio rodiklis yra . Vertės atsiradimas paaiškinamas pusės bangos ilgio praradimu, kai šviesa atsispindi iš medijos sąsajos. Su title=" Pateikė QuickLaTeX.com" height="14" width="54" style="vertical-align: -3px;"> половина волны будет потеряна в точке А, и при величине будет стоять знак минус. Если , то половина волны будет потеряна в точке В и при будет стоять знак плюс. В соответствии с рис.1:!}

kur yra kritimo kampas plėvelės viduje. Iš to paties paveikslo matyti, kad:

Atsižvelkime į tai, kad nagrinėjamu atveju lūžio dėsnis yra toks:

Atsižvelgiant į pusės bangos ilgio praradimą:

Tuo atveju, kai title="Rended by QuickLaTeX.com" height="14" width="54" style="vertical-align: -3px;">, получим:!}

Pagal trukdžių maksimumų sąlygą taške D stebėsime maksimumą, jei:

Minimalus intensyvumas bus laikomasi aptariamame taške, jei:

Interferencinis reiškinys gali būti stebimas tik tuo atveju, jei dvigubas plėvelės storis yra mažesnis už krintančios bangos koherentinį ilgį.

Išraiškos (8) ir (9) rodo, kad trukdžių modelį plėvelėse lemia plėvelės storis (mums b), krintančios šviesos bangos ilgis, plėvelės medžiagos lūžio rodiklis ir kritimo kampas () . Išvardytų parametrų atveju kiekvienas spindulių pokrypis () atitinka savo trukdžių kraštą. Juostos, atsirandančios dėl spindulių, patenkančių į plėvelę tais pačiais kampais, trukdžių, vadinamos vienodo polinkio juostelėmis.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas

Koks turi būti mažiausias ore esančios muilo plėvelės storis (lūžio rodiklis), kad nuo jos atsispindinti bangos ilgio m šviesa dėl trukdžių būtų maksimaliai sustiprinta? Tarkime, kad šviesa į plėvelę patenka įprastai.

Sprendimas

Norėdami išspręsti problemą, naudojame formulę, kurią gavome šio skyriaus teorinėje dalyje. Didžiausi trukdžiai bus stebimi, jei:

kur m = 1, esant minimaliam plėvelės storiui. Atsižvelkime į tai, kad pagal uždavinio sąlygas šviesa patenka į plėvelės paviršių išilgai normalios, tai yra, be to, pažymime, kad (1.1) išraiškoje, prieš ženklą padėjus pliuso ženklą, atsižvelgėme į tai, kad muilo plėvelės lūžio rodiklis yra didesnis nei oro lūžio rodiklis. Taigi iš (1.1) formulės gauname:

Išreikšdami b, turime:

Atlikime skaičiavimus:

Atsakymas

Šviesos trukdžiai amplitudės padalijimo metodas daugeliu atžvilgių jį lengviau stebėti nei eksperimentuojant su bangos fronto padalinys. Vienas iš šio metodo naudojimo būdų yra Pauliaus patirtis .

Lauko eksperimente šviesą iš šaltinio S atspindi du plonos skaidrios plokštumos lygiagrečios plokštės paviršiai (8.7 pav.).

Bet kur P, esantis toje pačioje plokštės pusėje kaip ir šaltinis, ateina du spinduliai. Šie spinduliai sudaro trukdžių modelį.

Norėdami nustatyti juostelių tipą, galite įsivaizduoti, kad spinduliai išeina iš virtualių vaizdų S 1 ir S 2 šaltiniai S, kurį sukuria plokštės paviršiai. Nuotoliniame ekrane, esančiame lygiagrečiai plokštei, trukdžių krašteliai yra koncentrinių žiedų pavidalo, kurių centrai statmeni plokštei, einančiai per šaltinį. S. Dėl šios patirties šaltinio dydžiui keliami ne tokie griežti reikalavimai S nei anksčiau aptarti eksperimentai. Todėl įmanoma kaip S naudokite gyvsidabrio lempą be papildomo ekrano su maža skylute, kuri užtikrina didelį šviesos srautą. Naudodami žėručio lakštą (0,03–0,05 mm storio) galite gauti ryškų interferencinį raštą tiesiai ant auditorijos lubų ir sienų. Kuo plonesnė plokštė, tuo didesnė trukdžių rašto skalė, t.y. didesnis atstumas tarp juostelių.

Vienodo nuolydžio juostos

Ypač svarbus yra ypatingas šviesos, atsispindinčios dviejų plokštumos lygiagrečios plokštės paviršių, trukdžių atvejis, kai stebėjimo taškas P yra begalybėje, t.y. stebėjimas atliekamas arba iki begalybės pritaikyta akimi, arba ekrane, esančiame renkamojo lęšio židinio plokštumoje (8.8 pav.).

Šiuo atveju abu spinduliai sklinda iš SĮ P, kuriuos sukuria vienas krintantis spindulys ir po atspindžio nuo priekinio ir galinio plokštės paviršių yra lygiagrečiai vienas kitam. Optinio kelio skirtumas tarp jų tam tikrame taške P toks pat kaip ir internete DC:

Čia n– plokštės medžiagos lūžio rodiklis. Daroma prielaida, kad virš plokštės yra oro, t.y. . Nes , (h– plokštės storis ir – kritimo ir lūžio kampai viršutiniame paviršiuje; ), tada gaunamas kelio skirtumas

Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad bangai atsispindėjus nuo viršutinio plokštės paviršiaus, pagal Frenelio formules, jos fazė pasikeičia π. Todėl sulankstytų bangų fazių skirtumas δ taške P yra lygus:

kur yra bangos ilgis vakuume.

Pagal paskutinę formulę šviesios juostelės yra tose vietose, kurioms , Kur m – trukdžių tvarka. Šią trukdžių tvarką atitinkančią juostą sukelia šviesa, patenkanti į plokštę labai specifiniu kampu α. Todėl tokios juostelės vadinamos trukdžių vienodo nuolydžio juostelės . Jei objektyvo ašis yra statmena plokštei, krašteliai yra koncentrinių žiedų formos, kurių centras yra fokusuojamas, o vaizdo centre trukdžių tvarka yra didžiausia.

Vienodo pasvirimo juosteles galima gauti ne tik atspindintoje šviesoje, bet ir šviesoje, sklindančioje per plokštę. Šiuo atveju vienas iš spindulių praeina tiesiai, o kitas po dviejų atspindžių plokštės viduje. Tačiau juostelių matomumas menkas.

Norint stebėti vienodo pasvirimo juosteles, patogu naudoti vietoj plokštumos lygiagrečios plokštės Michelsono interferometras (8.9 pav.). Panagrinėkime Michelsono interferometro grandinę: z1 ir z2 yra veidrodžiai. Peršviečiamas veidrodis pasidabruotas ir skaido spindulį į dvi dalis – spindulius 1 ir 2. Spindulys 1, atsispindintis nuo z1 ir praeinantis, duoda, o spindulys 2, atsispindintis nuo z2 ir toliau nuo, suteikia. Plokštės yra vienodo dydžio. montuojamas antrojo spindulio kelio skirtumui kompensuoti. Spinduliai yra nuoseklūs ir trukdo.

Trikdžiai iš pleišto. Vienodo storio juostelės

Išnagrinėjome interferencinius eksperimentus, kuriuose šviesos bangos amplitudė nuo šaltinio pasiskirstė dėl dalinio atspindžio ant plokštumos lygiagrečios plokštės paviršių. Lokalios juostos su išplėstu šaltiniu taip pat gali būti stebimos kitomis sąlygomis. Pasirodo, kad esant pakankamai plonai plokštelei ar plėvelei (kurių paviršiai neturi būti lygiagretūs ir paprastai plokšti), galima stebėti interferencinį modelį, lokalizuotą šalia atspindinčio paviršiaus. Tokiomis sąlygomis atsirandančios juostos vadinamos vienodo storio juostelės . Baltoje šviesoje trukdžių krašteliai yra spalvoti. Todėl šis reiškinys vadinamas plonų plėvelių spalvos. Lengva pastebėti ant muilo burbulų, ant plonų alyvos ar benzino plėvelių, plūduriuojančių vandens paviršiuje, ant oksidų plėvelių, kurios atsiranda metalų paviršiuje kietėjant ir kt.

Panagrinėkime interferencinį modelį, gautą iš įvairaus storio plokščių (iš pleišto).

Šviesos bangos, atsispindėjusios nuo viršutinės ir apatinės pleišto ribos, sklidimo kryptys nesutampa. Atsispindintys ir lūžę spinduliai susitinka, todėl trukdžių raštą atsispindėjus nuo pleišto galima stebėti nenaudojant lęšio, jei ekranas yra spindulių susikirtimo taškų plokštumoje (akies lęšiukas dedamas į norimą plokštumą) .

Trikdžiai bus stebimi tik 2-oje pleišto srityje, nes 1-oje srityje optinio kelio skirtumas bus didesnis nei koherencijos ilgis.

Trikdžių taškuose ir ekrane rezultatas nustatomas pagal gerai žinomą formulę , pakeičiant į jį plėvelės storį spindulio kritimo taške ( arba ). Šviesa turi būti lygiagreti (): jei vienu metu keičiasi du parametrai b ir α, tada nebus stabilaus trukdžių modelio.

Kadangi nuo skirtingų pleišto dalių atsispindinčių spindulių kelio skirtumas bus nevienodas, ekrano apšvietimas bus netolygus, o ekrane bus tamsios ir šviesios juostelės (arba spalvotos, kai apšviečiama balta šviesa, kaip parodyta 8.11 pav.). Kiekviena iš šių juostelių atsiranda dėl atspindžio nuo vienodo storio pleišto atkarpų, todėl jos vadinamos vienodo storio juostelės .

Pav. 8.12 paveiksle parodytas rėmas, kuriame įspaustos dvi stiklo plokštės. Vienas iš jų yra šiek tiek išgaubtas, todėl plokštės tam tikru momentu liečiasi viena su kita. Ir šiuo metu pastebimas kažkas keisto: aplink atsiranda žiedai. Centre jie beveik nespalvoti, kiek toliau mirguliuoja visomis vaivorykštės spalvomis, o link krašto praranda spalvų sodrumą, blunka ir išnyksta.

Taip atrodo eksperimentas, padėjęs pamatus šiuolaikinei optikai XVII a. Niutonas išsamiai ištyrė šį reiškinį, atrado žiedų išdėstymo ir spalvų modelius, taip pat paaiškino juos remdamasis korpuskuline šviesos teorija.

Žiedas vienodo storio juostelės, stebimas oro tarpe tarp nedidelio kreivumo lęšio išgaubto sferinio paviršiaus ir plokščio besiliečiančio stiklo paviršiaus(8.13 pav.), paskambino Niutono žiedai.

Bendras žiedų centras yra sąlyčio taške. Atsispindėjusioje šviesoje centras yra tamsus, nes kai oro tarpo storis yra daug mažesnis už bangos ilgį , trukdančių bangų fazių skirtumas atsiranda dėl atspindžio sąlygų skirtumo ant dviejų paviršių ir yra artimas π . Storis h oro tarpas yra susijęs su atstumu r iki sąlyčio taško (8.13 pav.):

Čia naudojama sąlyga. Stebint išilgai normalios, tamsios juostelės, kaip jau minėta, atitinka storį, taigi spindulį m gauname tamsųjį žiedą

(m = 0, 1, 2, …).

Jei objektyvas palaipsniui tolsta nuo stiklo paviršiaus, trukdžių žiedai bus traukiami į centrą. Didėjant atstumui, vaizdas įgauna tą pačią formą, nes kiekvieno žiedo vietą užims kitos eilės žiedas. Naudojant Niutono žiedus, kaip ir Youngo eksperimente, gana paprastomis priemonėmis galima apytiksliai nustatyti šviesos bangos ilgį.

Vienodo storio juosteles galima stebėti ir naudojant Michelsono interferometrą, jei vienas iš veidrodžių z1 arba z2 (8.9 pav.) yra pakrypęs nedideliu kampu.

Taigi, vienodo nuolydžio juostelės gaunamas apšviečiant pastovaus storio plokštę () išsklaidyta šviesa, kuriame yra įvairių krypčių spinduliai. Vienodo storio juostelės stebimas apšviečiant kintamo storio plokštę(pleištas) () lygiagretus šviesos pluoštas. Prie plokštės yra vienodo storio juostelės.

Optinė danga. Trikdžių reiškinys naudojamas optinių įrenginių kokybei pagerinti ir labai atspindinčioms dangoms gauti. Šviesai praeinant per kiekvieną lęšio lūžio paviršių, atsispindi 4% krintančio srauto (kai stiklo lūžio rodiklis yra 1,5). Kadangi šiuolaikiniai lęšiai susideda iš daugybės lęšių, juose atspindžių skaičius yra didelis, todėl šviesos srauto praradimas yra didelis. Norint pašalinti šį ir kitus trūkumus, išvaloma vadinamoji optika. Tam ant lęšių laisvųjų paviršių uždedamos plonos plėvelės, kurių lūžio rodiklis mažesnis nei lęšio medžiagos. Kai šviesa atsispindi nuo oro-plėvelės ir plėvelės-stiklo sąsajų, atsiranda atspindėtų spindulių trukdžiai. Plėvelės storis d ir stiklo bei plėvelės lūžio rodikliai n parenkami taip, kad atsispindinčios bangos viena kitą panaikintų. Norėdami tai padaryti, jų amplitudės turi būti vienodos, o optinio kelio skirtumas turi būti lygus. Skaičiavimas rodo, kad atsispindėjusių spindulių amplitudės yra lygios, jei. Kadangi pusės bangos praradimas atsiranda abiejuose paviršiuose; taigi minimali sąlyga (šviesa krenta normaliai)

Paprastai priimamas tada

Kadangi neįmanoma vienu metu pasiekti visų bangų ilgių slopinimo (lūžio rodiklis priklauso nuo bangos ilgio), tai daroma c spalvai (akis jai jautriausia). Todėl lęšiai su dengta optika turi melsvai raudoną atspalvį.

Trikdžių filtrai. Daugiatakius trukdžius galima pasiekti daugiasluoksnėje kintamų plėvelių su skirtingais lūžio rodikliais (bet vienodo optinio storio) sistemoje. Praeinant šviesai, atsiranda daug atsispindėjusių trukdančių spindulių, kurie, atsižvelgiant į optinį plėvelių storį, tarpusavyje sustiprės, t.y. atspindžio koeficientas didėja. Tokie atšvaitai naudojami lazerinėje technologijoje, taip pat naudojami kuriant trukdžių filtrus.

Interferometrai. Interferencijos reiškinys naudojamas labai tiksliuose matavimo prietaisuose – interferometruose. Pav. parodyta Michelsono interferometro schema. Šviesos spindulys iš šaltinio S krenta ant plonu sidabro sluoksniu padengtos plokštės (dėl to atspindžio koeficientas artimas 0,5). Tolesnis trukdančių spindulių kelias aiškus iš paveikslo. Ant sijos 1 tako dedama lygiai tokia pati, bet ne sidabruota plokštė. Jis išlygina 1 ir 2 spindulių kelius stikle. Interferencinis modelis stebimas naudojant teleskopą.

Interferencinis modelis atitinka trukdžius oro sluoksnyje, kurį sudaro veidrodis, ir virtualų veidrodžio vaizdą permatomoje plokštėje. Trikdžių modelio pobūdis priklauso nuo veidrodžių padėties ir į prietaisą patenkančio šviesos pluošto divergencijos. Jei spindulys yra lygiagretus, o plokštumos sudaro pleištą, tada stebimi vienodo storio trukdžių krašteliai, esantys lygiagrečiai oro pleišto kraštui. Esant besiskiriančiam šviesos pluoštui ir lygiagrečiam plokštumų išdėstymui, gaunamos vienodo pasvirimo juostelės, turinčios koncentrinių žiedų formą.

Fabry-Perot interferometras susideda iš dviejų lygiagrečių stiklinių arba kvarcinių plokščių, atskirtų oro tarpu (pav.). Iš prietaiso sklindančių spindulių intensyvumas yra susijęs kaip

Atitinkamai, amplitudės santykiai bus tokie

Virpesių fazė didėjant pluoštų skaičiui kinta tiek pat, kiek lemia gretimų pluoštų takų optinis skirtumas.

Kai per prietaisą praleidžiamas besiskiriantis šviesos pluoštas, objektyvo židinio plokštumoje atsiranda vienodo pokrypio juostelės, turinčios koncentrinių žiedų formą.

Interferometrų pritaikymas yra labai įvairus. Jie naudojami tiksliems (apie 10 7 m) ilgio matavimams, kampų matavimams, optinių detalių kokybei nustatyti, greitiems procesams tirti ir kt.

Vertimas Aleksandro Ždanovo

Plonos plėvelės trukdžiai atsiranda, kai krintančios šviesos bangos, atsispindėjusios iš plonos plėvelės viršaus ir apačios, trukdo viena kitai suformuoti naują bangą. Ištyrus šią atspindėtą bangą, galima atskleisti informaciją apie paviršių, nuo kurio atsispindėjo šios bangos komponentai, įskaitant plėvelės storį arba plėvelės medžiagos efektyvaus lūžio rodiklio reikšmę. Plonos plėvelės turi daug komercinių pritaikymų, įskaitant neatspindinčias dangas, veidrodžius ir optinius filtrus.

Plona plėvelė yra medžiagos sluoksnis, kurio storis svyruoja nuo subnanometro iki mikronų. Kai šviesa patenka į plėvelės paviršių, ji praeina pro viršutinį paviršių arba atsispindi nuo jo. Šviesa, kuri praeina per viršutinę ribą, pasiekia apatinį paviršių ir gali vėl lūžti arba atsispindėti. Frenelio lygtys kiekybiškai apibūdina, kiek šviesos praeis arba atsispindės ties riba. Šviesa, atsispindinti nuo viršutinio ir apatinio paviršių, turės trukdžių savybių. Konstruktyvių arba destruktyvių trukdžių tarp dviejų šviesos bangų laipsnis priklauso nuo jų fazių skirtumo. Šis skirtumas savo ruožtu priklauso nuo plėvelės sluoksnio storio, plėvelės lūžio rodiklio ir pradinės bangos kritimo ant plėvelės kampo. Be to, 180° arba Pi fazės poslinkis radianais gali atsirasti atsispindėjus prie ribos, priklausomai nuo medžiagų lūžio rodiklių santykio abiejose ribos pusėse. Šis fazės poslinkis atsiranda, jei terpės lūžio rodiklis yra mažesnis už medžiagos, per kurią praeina (sklinda) šviesa, lūžio rodiklį. Kitaip tariant, jei n 1

Apsvarstykite, kaip šviesa patenka į ploną plėvelę ir atsispindi nuo viršutinės ir apatinės ribos. Norint nustatyti trukdžių sąlygą, būtina apskaičiuoti atspindėtos šviesos optinio kelio skirtumą.

Ši sąlyga gali pasikeisti, įvertinus galimus fazių poslinkius, atsirandančius atspindžio metu.

Jei krintanti šviesa yra vienspalvė, tada trukdžių raštai atsiranda šviesių ir tamsių juostelių pavidalu. Šviesios juostos atitinka sritis, kuriose atsiranda konstruktyvių trukdžių tarp atspindėtų bangų, o tamsios juostos atitinka destruktyvių trukdžių sritis. Lygiai taip pat, kaip plėvelės storis įvairiose vietose skiriasi, trukdžiai gali skirtis nuo konstruktyvių iki žalingų. Puikus šio reiškinio pavyzdys yra „Niutono žiedai“, kurie parodo interferencijos modelį, atsirandantį, kai šviesa atsispindi nuo sferinio paviršiaus, esančio šalia plokščio paviršiaus.

Jei krintanti šviesa yra plačiajuostė arba balta, kaip saulės šviesa, trikdžių raštai atrodo kaip spalvingos juostelės. Skirtingi šviesos bangos ilgiai sukuria konstruktyvius trukdžius skirtingiems plėvelių storiams. Skirtingos plėvelės dalys atrodo skirtingomis spalvomis, priklausomai nuo vietinio plėvelės storio.