Применение интерферометров в науке и технике

Применение интерферометров в науке и технике

Применение интерферометров в науке и технике

На сегодняшний момент разного рода измерения размеров тел (не только в науке, но и технике) требуют большой точности. Как эталоны для нахождения длины с высокой точностью используют, например, плитки Иогансона (их еще называют концевыми мерами).

Это стальные пластины разной толщины параллельные поверхности их тщательно полированы, сделаны максимально возможно плоскими и взаимно строго параллельными. Обладая совокупностью подобных плиток, можно создавать комбинации разной длины, но при этом длина будет известна с большой точностью.

Допустимые отклонения имеют порядки в десятые и даже сотые доли микрометров.

Для получения такой точности, изготавливая концевые меры и проверяя их, используют интерферометры (например, Майкельсона или Фабри — Перо).

При этом в интерферометре одной из отражающих поверхностей становится поверхность исследуемой концевой меры, толщина ее определяет расстояние до второй поверхности отражения.

Применяются разного рода интерференционные компараторы (Компараторы — приборы для метрологических измерений длин в длинах порядка длины волны света. Принцип их действия основан на явлении интерференции света).

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Применение явления интерференции позволяет выяснять каково качество полированной поверхности. Высокое качество в полировке зеркал, линз и призм требуется при изготовлении хороших оптических инструментов.

Так, лучшие оптические системы допускают отклонения в качестве обработки их поверхностей от заданных, не более чем на десятые, и сотые доли длины волны.

Самыми часто используемыми методами проверки служат интерференционные методы.

Существуют интерферометры, которые служат для контроля качества созданных оптических систем. С их помощью проверяют качество обработки поверхности, однородность стекла, которое используется в системе.

Для проверки поверхностей большого размера В.П Линник создал интерферометр, в котором свет падает под большим углом на поверхность большого размера.

При этом существенно уменьшается сечение отраженного пучка, интерференция становится возможной и ее можно наблюдать.

Этот интерферометр дает возможность проверять с точностью до 1 мкм прямолинейность поверхности, длина которой составляет до 5 м.

Микроинтерферометр В.П. Линника позволяет контролировать чистоту обработки металлических поверхностей.

Явление интерференции в тонких пленках используют в некоторых приборах, так как этот метод позволяет судить о минимальном изменении толщины воздушной прослойки. В интерференционном дилатометре Физо — Аббе за малым тепловым расширением следует изменение толщины воздушного слоя между исследуемым телом и эталонным стеклом.

Интерференционные методы позволяют с высокой точностью выявлять очень малые изменения показателя преломления среды, которые влияют на изменение оптической длины пути, а значит, влекут за собой изменение интерференционной картины. Для этого используют многочисленные интерференционные рефрактометры, например интерферометр (рефрактометр) Жамена. Интерференционная рефрактометрия находит применение в клинических медицинских лабораториях.

Интерференционные явления применяют для точных измерений углов. Так, для проверки правильности улов в стеклянных призмах используют явления интерференции в тонких пластинах. Сделав стандартный стеклянный угольник, его прикладывают к граням призмы и по интерференционным картинам проверяют правильность угла.

Замечание 2

Майкельсон использовал свой интерферометр для оценки малых угловых расстояний между двойными звездами, с его помощью он оценивал угловой диаметр звезды.

Схема интерферометра Майкельсона применяется в оптических гироскопах, с помощью которых контролируется сдвиг интерференционных полос при вращении.

Интерферометр интенсивности (система для измерения коэффициента корреляции интенсивности излучения, которое исходит из двух разных точек пространства) используют в радиоастрономии для вычисления угловых размеров звезд и источников космического радиоизлучения.

Подобные интерферометры малочувствительны к изменениям разности фаз, которые вызываются механическими вибрациями, турбулентностью в атмосфере и т.д.

Но если присутствуют внешние помехи, чувствительность интерферометра интенсивности по потоку излучения уменьшается больше, чем чувствительность обычного фазового интерферометра. В связи с этим интерферометр интенсивности применяют только для ярких источников.

Интерферометр интенсивности дает возможность оценивать корреляционные функции четвертого порядка и соответственно судить о статистике поля. Это дает возможность применять его в лазерной физике и при исследовании сверхкоротких импульсов света.

Интерферометр Рождественского применяют при исследовании аномальной дисперсии. Интерферометр Маха — Цендера используют для исследования воздушных потоков (при обтекании моделей самолетов), ударных волн при взрывах.

Замечание 3

Интерферометр Рэлея применяют как детектор малых примесей в воде и воздухе, газах.

Интерферометр Фабри — Перо используют в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра в исследованиях тонкой структуры линий спектра. Модовая структура лазеров может быть так же исследована с его помощью. Этот интерферометр может выполнять функции резонатора в лазерах.

Пример 1

Задание: Опишите принцип работы интерференционного рефрактометра.

Решение:

Чувствительные интерферометры, которые позволяют определять малые изменения показателя преломления прозрачных веществ (твердых, жидких, газообразных) связанные с изменением давления, температуры, введением примесей и т.д. называют интерференционными рефрактометрами.

В таком приборе на пути интерферирующих пучков света помещают две одинаковые кюветы, длина которых пусть будет равна $l$. Одна кювета заполнена веществом с известным показателем преломления ($n_0$), другая содержит вещество с неизвестным $n$. Появляющаяся между интерферирующими лучами дополнительная разность хода $\triangle $ при этом будет равна:

\[\triangle =\left(n-n_0\right)l\left(1.1\right).\]

Изменение разности хода ведет к сдвигу полос интерференционной картины. Его характеризуют величиной $m_0$:

\[m_0=\frac{\triangle }{\lambda }=\frac{\left(n-n_0\right)l}{\lambda }\left(1.2\right),\]

где $m_0$ — показывает часть ширины интерференционной полосы, на которую сместилась картина интерференции. Измерив величину $m_0$, зная $l,\ n_0,\ \lambda $ вычисляют неизвестный коэффициент преломления ($n$). Интерференционные рефрактометры дают возможность измерения показателей преломления с точностью до $\frac{1}{1000000}$.

Пример 2

Задание: В интерферометре, который используют для измерения показателей преломления прозрачных веществ, узкая щель освещается монохроматическим светом с длиной волны $\lambda=589 нм$, две кюветы длиной по $10 см$ содержат воздух. Когда воздух в одной кювете заменили аммиаком, то интерференционная картина сместилась на $N=17$ полос. Показатель преломления воздуха считать равным $n_0=1,000277$. Чему равен показатель преломления аммиака ($n$)?

Решение:

Дополнительная оптическая разность хода лучей$\ (\triangle )$ при наличии аммиака будет равна:

\[\triangle =\left(n-n_0\right)l\left(2.1\right).\]

Ее изменение приводит к сдвигу полос интерференционной картины.

\[m_0=\frac{\triangle }{\lambda }=\frac{\left(n-n_0\right)l}{\lambda }\left(2.2\right),\]

где $m_0$ — показывает часть ширины интерференционной полосы, на которую сместилась картина интерференции, что в нашей задаче равно $N=16$ полосам.

Выразим из формулы (2.2) показатель преломления аммиака, имеем:

\[n=\frac{{\lambda m}_0}{l}+n_0.\]

Переведем имеющиеся численные значения из условий задачи в единицы системы СИ:

$\lambda =589\ нм=589\cdot {10}{-9}$м, $l=10см=0,1\ м.$ Проведем вычисления:

\[n=\frac{589\cdot {10}{-9}\cdot 16}{0,1}+1,000277=1,0003712.\]

Ответ: $n=1,0003712.$

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/optika/primenenie_interferometrov_v_nauke_i_tehnike/

Виды интерферометров

Применение интерферометров в науке и технике

Интерферометр — измерительный прибор, в котором используется интерференция волн. Существуют интерферометры для звуковых и для электромагнитных волн: оптических (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволн различной длины. Применяются интерферометры весьма широко.

Наибольшее распространение получили оптические интерферометры, о которых пойдёт речь ниже.

Они применяются для измерения длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин, угловых размеров звёзд, для контроля качества оптических деталей и их поверхностей, для контроля чистоты обработки металлических поверхностей и пр.

Принцип действия всех интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн и тем, какая величина непосредственно измеряется. Пучок света с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее число когерентных пучков, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе.

В месте схождения пучков наблюдается интерференционная картина, вид которой, т. е.

форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов, зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, разности их оптических путей (оптической разности хода), относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света.

Методы получения когерентных пучков в интерферометрах очень разнообразны, поэтому существует большое число их различных конструкций. По числу интерферирующих пучков света оптические интерферометры можно разбить на многолучевые и двухлучевые.

Примером двухлучевого интерферометры может служить интерферометр Майкельсона (Рисунок 3). Параллельный пучок света источника L, попадая на полупрозрачную пластинку P1, разделяется на пучки 1 и 2.

После отражения от зеркал M1 иM2 и повторного прохождения через пластинку P1 оба пучка попадают в объектив O2, в фокальной плоскости D которого они интерферируют. Оптическая разность хода D = 2(AC — AB) = 2l, где l — расстояние между зеркалом M2 и мнимым изображением M1¢ зеркала M1 в пластинке P1.

Таким образом, наблюдаемая интерференционная картина эквивалентна интерференции в воздушной пластинке толщиной l. Если зеркало M1 расположено так, что M1¢ и M2 параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива O2 и имеющие форму концентрических колец.

Если же M2 и M1¢ образуют воздушный клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина M2M1¢ и представляющие собой параллельные линии.

Рисунок 3 – Интерферометр Майкельсона  

Интерферометр Майкельсона широко используется в физических измерениях и технических приборах. С его помощью впервые была измерена абсолютная величина длины волны света, доказана независимость скорости света от движения Земли.

Существуют двухлучевые интерферометры, предназначенные для измерения показателей преломления газов и жидкостей, — интерференционные рефрактометры. Один из них — И. Жамена (Рисунок 4). Пучок света Sпосле отражения от передней и задней поверхностей первой пластины P1 разделяется на два пучка S1 иS2.

Пройдя через кюветы K1 и K2, пучки, отразившиеся от поверхностей пластины P2, попадают в зрительную трубу Т, где интерферируют, образуя полосы равного наклона.

Если одна из кювет наполнена веществом с показателем преломления n1, а другая с n2, то по смещению интерференционной картины на число полос m по сравнению со случаем, когда обе кюветы наполнены одним и тем же веществом, можно найти Dn = n1 — n2 = =ml/l (l — длина кюветы).

Рисунок 4 — Интерферометр Жамена

Разновидностями интерферометра Жамена являются интерферометр Маха — Цендера и интерферометр Рождественского (Рисунок 5), где используются две полупрозрачные пластинки P1 и P2 и два зеркала M1 и M2. В этих И. расстояние между пучками S1 и S2 может быть сделано очень большим, что облегчает установку в один из них различных исследуемых объектов, поэтому они широко применяются в аэрогазодинамических исследованиях.

Рисунок 5 — Интерферометр Рождественского

В интерферометре Рэлея (Рисунок 6) интерферирующие пучки выделяются с помощью двух щелевых диафрагм D. Пройдя кюветы K1 и K2, эти пучки собираются в фокальной плоскости объективом O2, где образуется интерференционная картина полос равного наклона, которая рассматривается через окуляр O3.

При этом часть пучков, выходящих из диафрагм, проходит ниже кювет и образует свою интерференционную картину, расположенную ниже первой. Если показатели преломления n1 и n2 веществ в кюветах, то из-за разности хода в кюветах верхняя картина сместится относительно нижней. Измеряя величину смещения по числу полос m, можно найти Dn.

Рисунок 6 — Интерферометр Рэлея

Точность измерения показателей преломления с помощью интерференционных рефрактометров очень высока и достигает 7-го и даже 8-го десятичного знака.

Многолучевой интерферометр Фабри — Перо (Рисунок 7) состоит из двух стеклянных или кварцевых пластинок P1 и P2, на обращённые друг к другу и параллельные между собой поверхности которых нанесены зеркальные покрытия с высоким (85—98%) коэффициентом отражения.

Параллельный пучок света, падающий из объектива O1, в результате многократных отражений от зеркал образует большое число параллельных, когерентных пучков с постоянной разностью хода между соседними пучками.

В результате многолучевой интерференции в фокальной плоскости L объектива O2 образуется интерференционная картина, имеющая форму концентрических колец с резкими интенсивными максимумами, положение которых зависит от длины волны. Поэтому И. Фабри — Перо разлагает сложное излучение в спектр.

Рисунок 7 — Интерферометр Фабри — Перо

Применяется И. Фабри — Перо как интерференционный спектральный прибор высокой разрешающей силы. Специальные сканирующие И.

Фабри — Перо с фотоэлектрической регистрацией используются для исследования спектров в видимой, инфракрасной и сантиметровой областях длин волн. Разновидностью И.

Фабри — Перо являются оптические резонаторы лазеров, излучающая среда которых располагается между зеркалами И.

К многолучевым интерферометрам также относятся различного рода дифракционные решётки, которые используются как интерференционные спектральные приборы.

Заключение

Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. е и красивое явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков.

Интерферометры — очень чувствительные оптические приборы, позволяющие определять незначительные изменения показателя преломления прозрачных тел (газов, жидких и твердых тел) в зависимости от давления, температуры, примесей и т. д.

Применение интерферометров очень многообразно. Кроме перечисленного, они применяются для изучения качества изготовления оптических деталей, измерения углов, исследования быстропротекающих процессов, происходящих в воздухе, обтекающем летательные аппараты, и т. д.

Применяя интерферометр, Майкельсон впер вые провел сравнение международного эталона метра с длиной стандартной световой волны.

С помощью интерферометров исследовалось также распространение света в движущихся телах, что привело к фундаментальным изменениям представлений о пространстве и времени.

Дата добавления: 2015-05-08; просмотров: 6861 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Источник: https://lektsii.org/1-32135.html

Презентация на тему: Интерферометры и их применение

Применение интерферометров в науке и технике
Презентация на тему: Интерферометры и их применение

Скачать эту презентацию

Получить код Наши баннеры

Скачать эту презентацию

№ слайда 1 Описание слайда:

Южно-казахстанский государственный университет им.М.О.Ауезова ПРЕЗЕНТАЦИЯ Тема: Интерферометры и их применение Шымкент 2012

№ слайда 2 Описание слайда:

Интерферометры и их применение

№ слайда 3 Описание слайда:

1.Интерферометр2.Разновидности интерферометров3. Ультразвуковой интерферометр4. Интерферометр звездный5. Интерферометр Майкельсона 6. Интерферометр Маха -Цендера 7. Интерферометр Рождественского.8. Интерферометр Фабри-Перо9. Интерферометр Рэлея 10. Применение интерферометров11. Используемая литература

№ слайда 4 Описание слайда:

Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.

) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков.

Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков.

№ слайда 5 Описание слайда:

Схема Интерферометра

№ слайда 6 № слайда 7 Описание слайда:

Ультразвуковой интерферометрУльтразвуковой интерферометр – прибор для измерения фазовой скорости и коэффициента поглощения, принцип действия которого основан на интерференции акустических волн.

№ слайда 8 Описание слайда:

Интерферометр звездныйИнтерферометр для измерения угловых размеров звёзд и углового расстояний между двойными звёздами. Если угловое расстояние между двумя звездами очень мало, в телескоп они видны как одна звезда.

В таком случае говорят о двойных звездах и надо провести специальное наблюдение, чтобы отличить их от звезд одиночных.

Для этого используется звездный интерферометр Майкельсона, который позволяет к тому же определить угловое расстояние между звездами.

№ слайда 9 Описание слайда:

Интерферометр Майкельсона — двухлучевой интерферометр, изобретённый Альбертом Майкельсоном. Данный прибор позволил впервые измерить длину волны света. В опыте Майкельсона интерферометр был использован Майкельсоном для проверки гипотезы о светоносном эфире.

Конструктивно состоит из светоделительного зеркала, разделяющего входящий луч на два, которые в свою очередь, отражаются зеркалом обратно. На полупрозрачном зеркале разделённые лучи вновь направляются в одну сторону, чтобы, смешавшись на экране, образовать интерференционную картину.

Анализируя её и изменяя длину одного плеча на известную величину, можно по изменению вида интерференционных полос измерить длину волны, либо, наоборот, если длина волны известна, можно определить неизвестное изменение длин плеч.

Радиус когерентности изучаемого источника света или другого излучения определяет максимальную разность между плечами интерферометра.

№ слайда 10 Описание слайда:

Интерферометр Майкельсона L-источник светаР1-полупрозрачная пластинкаM1,М2-зеркалаD-фокальная плоскостьl — расстояние между зеркалом M2 и мнимым изображением M1¢ зеркала M1 в пластинке P1.

№ слайда 11 Описание слайда:

Интерферометр Майкельсона имеет две конфигурации:1) Зеркала интерферометра установлены строго перпендикулярно друг другу 2) Зеркала интерферометра установлены не строго перпендикулярно друг другу Интерференция, полученная при помощи интерферометра со строго перпендикулярными зеркаламиИнтерференционная картина, полученная при помощи интерферометра c зеркалами под углом около 90°

№ слайда 12 Описание слайда:

Интерферометр Маха -Цендера Модификация интерферометра Жамена, двухлучевой интерферометр, применяемый для анализа плазмы и газовых потоков в дискретном исполнении (с помощью зеркал и линз) и в электрооптических модуляторах в объемном и планарном.

Интерферометр РождественскогоПодобная конструкция применяется в интерферометре Рождественского.

Отличия между интерферометрами Маха — Цендера и Рождественского состоит в том, что в первом из них попарно параллельно устанавливаются непрозрачные и прозрачные зеркала, а во втором — входное полупрозрачное с непрозрачным для отбитого луча и непрозрачное для прошедшего луча с выходным полупрозрачным.

№ слайда 13 Описание слайда:

Дискретная конструкцияНа входе интерферометра находится полупрозрачное зеркало, расщепляющее световой поток на два луча.

Они сводятся вместе после отражения от двух непрозрачных зеркал в четвёртом зеркале. Зеркала интерферометра образуют параллелограмм.

Для проведения исследований в одно из плеч интерферометра помещают ёмкость с исследуемым газом и компенсаторыСхема интерферометра Маха — Цендера

№ слайда 14 Описание слайда:

Интерферометр Рождественского P1,P2-полупрозрачные пластинкиM1,M2-зеркалаS1,S2-пучки

№ слайда 15 Описание слайда:

Применение в интегральной оптикеВ интегральной оптике широко используются электрооптические модуляторы типа интерферометра Маха — Цендера, которые могут модулировать интенсивность света независимо от его поляризации на частотах до десятков ГГц.

Планарная конструкция такого модулятора состоит из волновода, часть которого разветвляется разделяя электромагнитную волну на две. По бокам новообразованных волноводов (плеч) помещают электроды, после чего сводят волноводы в один. Подавая напряжение на электроды можно изменять показатель преломления электрооптического кристалла, из которого изготавливаются волноводы.

Интерференция между волнами, распространяющимися в плечах модулятора приводит к модуляции амплитуды интенсивности излучения.

№ слайда 16 Описание слайда:

Интерферометр Фабри-Перо Так же, как и в эталоне Фабри-Перо, работа интерферометра основывается на многолучевой интерференции, позволяющей получать резкие интерференционные картины. Высокая резкость интерференции позволяет использовать интерферометр Фабри-Перо как спектральный прибор высокой разрешающей способности.

В стандартной конструкции интерферометра устанавливаются строго параллельно друг другу две хорошо отполированные стеклянные или кварцевые пластинки, на внутренние поверхности которых нанесены отражающие слои. Интерференционная картина, создаваемая интерферометром Фабри-Перо, представляет собой систему колец.

Интерферометр Фабри-Перо предназначен для исследования тонкой структуры спектра оптического излучения. Его обычно используют для исследования контуров спектральных линий, выделенных каким-либо более грубым спектральным прибором.

Указанные свойства интерферометра сделали его основным прибором для проведения метрологических измерений – определение эталонов длины и частоты.

№ слайда 17 Описание слайда:

Многолучевой интерферометр Фабри — Перо P1,P2-стеклянные пластинкиL-фокальная плоскостьO1,O2-объективы

№ слайда 18 Описание слайда:

Интерферометр Рэлея Однопроходной двулучевой интерферометр, разделяющий свет от источника на два потока, разница фаз между которыми создаётся пропусканием света сквозь две одинаковые кюветы, заполненные разными газами. Впервые был предложен лордом Рэлеем в 1886 году.

Использовался для определения показателей преломления газов.Свет от источника пропускается через линзу, создающую параллельный пучок и апертуры, вырезающие из него два луча (плечи интерферометра). Каждый из лучей проходит сквозь собственную кювету с газом.

На выходе схемы расположена линза, сводящая оба пучка вместе для получения интерференционных полос в её фокусе.

№ слайда 19 Описание слайда:

Применение интерферометров: Измерения длин волн спектральных линийИзучения их структурыИзмерения неоднородностей показателя преломления прозрачных средИзмерения угловых размеров звёздИзмерения скорости светаОпределения качества шлифовки поверхностейИзмерения показателей преломления газов

№ слайда 20 Описание слайда:

Используемая литература http://ru.wikipedia.org/wiki/http://www.femto.com.ua/http://dic.academic.ru/dic.nsf/eng_rus/http://edu.dvgups.ru/http://www.google.kz/

Скачать эту презентацию
Скачивание материала начнется через 60 сек. А пока Вы ожидаете, предлагаем ознакомиться с курсами видеолекций для учителей от центра дополнительного образования «Профессионал-Р» (Лицензия на осуществление образовательной деятельности

№3715 от 13.11.2013).

Получить доступ

Источник: https://ppt4web.ru/fizika/interferometry-i-ikh-primenenie.html

Применение интерференции — Класс!ная физика

Применение интерферометров в науке и технике

«Физика — 11 класс»

Применения интерференции очень важны и обширны.

Существуют специальные приборы — интерферометры, действие которых основано на явлении интерференции. Назначение их может быть различным: точное измерение длин световых волн, показателя преломления газов и других веществ.

Имеются интерферометры специального назначения.

Проверка качества обработки поверхностей

С помощью интерференции можно оценить качество обработки поверхности изделия с точностью до 1/10 длины волны, т. е. с точностью до 10-6 см.

Для этого нужно создать тонкую клиновидную прослойку воздуха между поверхностью образца и очень гладкой эталонной пластиной.

Тогда неровности поверхности размером до 10-6 см вызовут заметные искривления интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности и нижней грани.

Просветление оптики

Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и различные другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол — линз, призм и др. Проходя через такие устройства, свет отражается от многих поверхностей.

Число отражающих поверхностей в современных фотообъективах превышает 10, а в перископах подводных лодок доходит до 40.

При падении света перпендикулярно поверхности доля отраженной от нее энергии составляет 5—9% от всей энергии. Поэтому сквозь прибор часто проходит всего 10—20% поступающего в него света. В результате этого освещенность изображения получается слабой.

Кроме того, ухудшается качество изображения.

Часть светового пучка после многократного отражения от внутренних поверхностей все же проходит через оптический прибор, но рассеивается и уже не участвует в создании четкого изображения. На фотографических изображениях по этой причине образуется «вуаль».

Для устранения этих неприятных последствий отражения света от поверхностей оптических стекол надо уменьшить долю отражаемой энергии света. Получаемое с помощью прибора изображение становится при этом ярче, просветляется.

Отсюда и происходит термин просветление оптики.

Просветление оптики основано на явлении интерференции.
На поверхность оптического стекла, например линзы, наносят тонкую пленку с показателем преломления nп, меньшим показателя преломления стекла nс.
Для простоты рассмотрим случай нормального падения света на пленку.

Для упрощения понимания на рисунке показан ход луча, падающего на поверхность раздела под небольшим углом α, однако все вычисления делаем для α = 0.

Разность хода световых волн 1 и 2, отраженных от верхней и нижней поверхностей пленки, равна удвоенной толщине пленки 2h.
Длина волны λп в пленке меньше длины волны λ в вакууме в nп раз:

Для того чтобы волны 1 и 2 ослабляли друг другаб разность хода должна быть равна половине длины волны в пленке:

Если амплитуды обеих отраженных волн одинаковы или очень близки друг к другу, то гашение света будет полным.
Чтобы добиться этого, подбирают соответствующим образом показатель преломления пленки, так как интенсивность отраженного света определяется отношением коэффициентов преломления двух граничащих сред.

На линзу при обычных условиях падает белый свет. Требуемая толщина пленки зависит от длины волны. Поэтому осуществить гашение отраженных волн всех частот невозможно.

Толщину пленки подбирают так, чтобы добиться полного гашения при нормальном падении для длин волн средней части спектра (зеленый цвет, λз ≈ 5,5 • 10-5 см).

Она должна быть равна четверти длины волны в пленке:

Отражение света для крайних участков спектра — красного и фиолетового — будет несколько меньшим.
Поэтому объектив с просветленной оптикой в отраженном свете имеет сиреневый оттенок.

Сейчас даже простые дешевые фотоаппараты снабжены просветленной оптикой.

Гашение света светом не означает превращение световой энергии в другие формы. Как и при интерференции механических волн, гашение волн друг другом в данной области пространства означает, что световая энергия сюда просто не поступает.

Гашение отраженных волн у объективов с просветленной оптикой приводит к тому, что весь свет проходит сквозь объектив.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Следующая страница «Дифракция механических волн»
Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Световые волны. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Оптика — Скорость света — Принцип Гюйгенса. Закон отражения света — Закон преломления света — Полное отражение — Линза — Построение изображения в линзе — Формула тонкой линзы. Увеличение линзы — Примеры решения задач.

Геометрическая оптика — Дисперсия света — Интерференция механических волн — Интерференция света — Некоторые применения интерференции — Дифракция механических волн — Дифракция света — Дифракционная решетка — Поперечность световых волн.

Поляризация света — Поперечность световых волн и электромагнитная теория света — Примеры решения задач. Волновая оптика — Краткие итоги главы

Источник: http://class-fizika.ru/11_100.html

Booksm
Добавить комментарий