Применение интерференции света

6.4.3.1 Просветление оптики.

Явление интерференции света применяется для улучшения качества оптических приборов (просветление оптики и получения высокоотражающих покрытий). Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы, например через границу стекло – воздух, сопровождается отражением » 4% падающего потока ( при показателе преломления стекла » 1,5). В современных объективах число поверхностей велико и велики потери на отражение. Кроме того, отражение от поверхностей линз приводит к возникновению бликов, что часто демаскирует положение прибора. Для устранения этого недостатка осуществляется просветление оптики. На свободные поверхности линзы наносятся тонкие пленки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы. При отражении света от границ раздела воздух – пленка и пленка – стекло возникает интерференция когерентных лучей. Толщину пленки d и показатели преломления стекла n_с и пленки n можно подобрать так, что волны, отраженные от обеих поверхностей пленки, гасили друг друга. Для этого их амплитуды должны быть равны, а разность хода равна (2m+1)l₀/2. Т.к. n_с, n и показатель преломления воздуха n₀ удовлетворяют условию n_c> n> n₀, то потеря полуволны происходит на обеих поверхностях и при I = 0 условие минимума имеет вид:

2nd = (2m+1)l₀/2,

где nd – оптическая толщина пленки. Обычно принимают m = 0, тогда

nd = l₀/4.

Так как добиться одновременного гашения для всех длин волн невозможно, то это обычно делается для наиболее восприимчивой глазом волны l₀ = 0,55 мкм.

6.4.3.2 Многолучевая интерференция.

На основе многолучевой интерференции (рисунок 36) стало возможным создание высоко отражающих покрытий. Многолучевая интерференция возникает при наложении большого числа когерентных световых пучков. Амплитуда световых колебаний одинаковой амплитуды в максимумах интенсивности, где сложение происходит в одинаковой фазе, в N раз больше, а интенсивность в N² раз больше, чем от одного пучка ( N – число интерферирующих пучков). Многолучевую интерференцию можно осуществить в многослойной системе чередующихся пленок с разными показателями преломления (но с одинаковой оптической толщиной = l₀/4) . На границе раздела пленок (между двумя слоями ZnS с большим показателем преломления n₁ находится пленка криолита с меньшим показателем преломления n₂) возникает большое число интерферирующих лучей, которые при оптической толщине пленки l₀/4 будут взаимно усиливаться, т.е. коэффициент отражения возрастает (рис.36).

Характерной особенностью такой высоко отражающей системы является то, что она действует в очень узкой спектральной области, причем, чем выше коэффициент отражения, тем уже эта область. Система из семи пленок дает коэффициент отражения » 96% и коэффициент поглощения < 0,5%. Подобные отражатели используются в лазерной технике.

6.4.3.3 Интерферометр Майкельсона.

Упрощенная схема интерферометра Майкельсона приведена на рисунке 37. Монохроматический свет падает под углом 45⁰ на плоскопараллельную пластинку Р₁. Сторона пластинки, удаленная от S, посеребренная и полупрозрачная, разделяет луч на две части: луч 1 (отражается от посеребренного слоя и луч 2 (проходит сквозь него). Луч 1 отражается от зеркала М₁ и, возвращаясь обратно, вновь проходит через пластинку Р₁. Луч 2 идет к зеркалу М₂, отражается от него, возвращается обратно и отражается от пластинки Р₁. Так как первый из лучей проходит сквозь пластинку Р₁ дважды, то для возникающей разности хода на пути второго луча ставится пластинка Р₂ ( точно такая же как Р₁ , но не покрытая серебром). Лучи 1’ и 2’ когерентны и будут интерферировать

. При перемещении одного из лучей на l₀/4 разность хода обоих лучей увеличится на l₀/2 и произойдет смена освещенности зрительного поля. По незначительному смещению интерференционной картины можно судить о малом перемещении одного из зеркал и использовать интерферометр Майкельсона для точного (порядка 10^{-7 м) измерения длин, т.к. перемещение одного из зеркал на} Dх связано со смещением интерференционной картины на N полос соотношением

ЛЕКЦИЯ 6