Презентация "Оптика. Интерференция света и её применение" по физике – проект, доклад

Оптика

Кафедра общей физики

для студентов 2 курса ФТФ

Авторы Светлана Алексеевна Чудинова, Ольга Яковлевна Березина

berezina@psu.karelia.ru

Интерференция света

Часть 2 Лекция 10

Условие пространственной когерентности Интерференция в тонких пленках Применение явлений интерференции

Условие пространственной когерентности

Размытие интерференционной картины

δх - смещение 0-го max

→

- угловой размер источника

Из подобия треугольников

Условие наблюдения картины интерференции:

Оценочное условие пространственной когерентности:

Предельное расстояние между щелями:

– радиус когерентности волнового поля, максимальное расстояние между точками волновой поверхности, на котором вторичные волны, испускаемые этими точками, еще будут когерентными.

Пример При наблюдении картины интерференции от Солнца (его угловые размеры φ = 0,1 рад) для λ0 = 550 нм

Объем когерентности

- объединенное условие пространственной и временной когерентности

Влияние ширины источника на интерференционную картину

Условие достаточной резкости картины интерференции:



Интерференция в тонких пленках

Отражение от более плотной среды

- условие максимума интерференции

– условие максимума при интерференции на тонкой пленке

Виды интерференционных картин на тонких пленках

Условия: h = const, пучок лучей широкий и параллельный

1. Цвета тонких пленок – интерференция при освещении пленки широким пучком

Примеры применения

1. Просветление оптики

2. Получение диэлектрических зеркал

Схема многослойного диэлектрического покрытия (n1>n0, n1>n2, n1l1 = n2l2 = l0/4)

С семью слоями R = 0,9 в спектральной области шириной порядка 50 нм. Для получения коэффициента отражения R = 0,99 (такие зеркала используются в лазерных резонаторах) надо нанести 11-13 слоев.

2. Линии равного наклона

Условия: h = const, λ = const, световой пучок – расходящийся.

Полосы локализованы в бесконечности, имеют вид колец.

Свойства полос равного наклона

3. Линии равной толщины

Условия: толщина пленки плавно изменяется (h ≠ const), представляя собой клин. Пучок параллельный.

Система полос равной толщины

- максимум (светлая полоса)

- минимум (темная полоса)

Задание. Определите, какие два зазора из представленных пяти соответствуют данным системам интерференционных полос равной толщины:

Пример применения - определение качества обработки поверхностей

Кольца Ньютона , т.к. b2 → 0

Условие максимума (светлые кольца) ∆ = m λ, где m – целое число.

- радиус m-го светлого кольца в отраженном свете (и темного – в прошедшем)

Условие минимума (темные кольца) ∆ = (m + ½) λ.

- радиус m-го темного кольца в отраженном свете (и светлого – в прошедшем)

Кольца Ньютона в зеленом и красном свете

Пример применения – проверка качества шлифовки линз.

Применение интерференции

Для измерений: Длины волны λ Коэффициента преломления n Длин эталонов Малых перемещений Деформаций Качества обработки поверхностей

Интерферометры

Интерферометр Майкельсона

P1 – светоотделитель (полупрозрачная пластинка) S1′- референтная плоскость (плоскость сравнения) – совпадает с изображением зеркала S1 в полупрозрачном слое. Если зеркало S2 совпадает с референтной плоскостью, то ∆ = 2(L1 – L2) = 0

Можно получить 2 класса картин:

Зеркало S2 смещено от референтной плоскости, между S1 и S2 как бы плоскопараллельная пластинка. От источника света - расходящийся пучок.

Зеркало S2 наклонено к референтной плоскости. От источника света - параллельный пучок (через линзу)

Линии равного наклона

Линии равной толщины

Интерферометр Линника Предназначен для оценки качества поверхности. Для этого одно из зеркал нужно заменить поверхностью.

Интерферометр Релея Предназначен для измерения показателей преломления газов и жидкостей

Внизу свет идет вне кювет. Нижняя система интерференционных полос - шкала для отсчета. Добавочная разность хода ∆ = (n2 - n1)l, где n1 и n2 - коэффициенты преломления веществ, заполняющих кюветы. Верхняя система полос сдвинута относительно нижней. По смещению с помощью компенсатора определяют n2 - n1. Позволяет обнаружить изменение n2 - n1 около 10-7.

Интерферометр Маха-Цендера предназначен для интерференционных измерений модуляции плотности в газовых потоках (в аэродинамических трубах и т.п.).

n = 1+mλ/L, где L - длина кюветы, m - порядок интерференции

Фурье - спектрометр

Продолжение следует