Полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Интерферометры и их применение. Интерференционный микроскоп

Интерференционные полосы в воздушном клине можно наблюдать, если положить одну плоскопараллельную стеклянную пластину на другую, а под один из концов верхней пластинки положить небольшой предмет таким образом, чтобы между ними образовался воздушный клин (рис. 20.10). В этом случае разность хода лучей определяется формулами (20.17) и (20.18). Допустим, что лучи 1-4падают на клин нормально (sinα = 0) и показатель преломления воздуха n =1, тогда

(20.19)

На границе, где стеклянные пластины соприкасаются, d ≈0 и Δ= λ/2 (20.10), поэтому наблюдается тёмная полоса (минимум).

Первая светлая полоса (k =1) возникает при Δ = λ, так как

(20.20)

поэтому . Отсюда получим, что в этом месте толщина воздушного клина . Именно такой воздушный промежуток проходит параллельно грани соприкосновения, и светлая полоска имеет вид прямой линии.

Вторая светлая полоса находится там, где толщина воздушного клина достигает значения , так как при этом

Эти полосы, каждой из которых соответствует своя вполне определенная толщина клина или параллельной пластинки, называют полосами равной толщины. Полосы равной толщины могут быть прямыми линиями, концентрическими окружностями и иметь любую другую форму в зависимости от расположения точек, соответствующих d = соnst. Угол клина должен быть очень малым, иначе полосы равной толщины ложатся друг на друга и их нельзя различить.

Полосы равной толщины можно получить, если положить плосковыпуклую линзу с большим радиусом кривизны (R = 10 + 100м) на плоскопараллельную пластинку (рис. 20.11, а). В этом случае полосы равной толщины имеют вид колец, которые называют кольцами Ньютона(рис. 20.11, б).

Если на линзу падает монохроматический свет, то волны, отра­женные от верхней и нижней границ этой воздушной прослойки, ин­терферируют между собой и их разность хода зависит от толщины этого воздушного клина. В отраженном свете наблюдается следующая картина: в центре - черное пятно, окруженное чередующимися концентрическими светлыми и темными интерференционными кольцами убывающей ширины (рис. 20.11, б). В проходящем свете картина обратная: все светлые кольца заменяются темными, а в центре - светлое пятно.