Інтерференція світла
Для зменшення відбивання світла І.В.Гребєнщиков із співробітниками розробив технологію покриття передніх поверхонь лінз спеціальними тонкими плівками. Ідея методу полягає в тому, що на передню поверхню лінзи наноситься спеціальна прозора плівка, при цьому падаюче світло відбивається двічі: від границі “повітря – плівка” і від границі “плівка – лінза”. Показники заломлення і товщину плівки добирають так, щоб обидва відбитих промені були в протилежних фазах і гасили один одного. При цьому зовсім зникають “бліки”. Оскільки при інтерференції енергія світла не зникає, а тільки перерозподіляється у просторі, то гасіння відбитого променя відповідно збільшує інтенсивність заломленого променя, який проходить всередину оптичної системи.
Для того, щоб умови відбиття (втрата півхвилі) на обох границях розподілу були однаковими, показник заломлення плівки n повинен бути проміжним між nпов.= 1 і показником заломлення лінзи nл. Для взаємного гасіння відбитих променів їх оптична різниця ходу 2dn повинна дорівнювати половині довжини хвилі λ0/2. Отже, мінімальна товщина плівки визначається за умовою:
Δ = 2d(n2 – sin2ι)1/2 – λ0/2 + λ0/2 = λ0/2,
звідкиd = λ0/4n = λ/4, (22)
де λ = λ0/n – довжина світлової хвилі в середовищі плівки, λ0 – довжина світлової хвилі у повітрі.
Розрахунки показують, що найбільше взаємно гасяться хвилі тоді, коли виконується умова : n = (nл)1/2 . (23)
З формули (23) випливає, що не можна досягти одночасного гасіння усіх довжин хвиль видимого спектра. Оскільки найбільшій чутливості ока людини відповідають промені центральної частини видимої області спектра з довжиною хвилі λ = 0,550 мкм (зеленого кольору), то добирають товщину плівки рівною λзел./4. Тоді для кінців видимого спектра умова мінімуму не буде мати місця. Отже, коефіцієнт відбиття для коротких і довгих хвиль буде відрізнятися від нуля і буде дуже малим для довжини хвилі 0,550 мкм. Тому у відбитому світлі просвітлені лінзи і призми мають фіолетовий колір, бо вони помітно відбивають лише червоне і синьо-фіолетове світло.
Плівка, яка за формулами (22) і (23) дає краще просвітлення оптики, наноситься на поверхню лінзи або утворюється хімічним шляхом за рахунок вступу в лужну реакцію частини компонентів скла на глибині чверті довжини хвилі.
Широке практичне застосування інтерференція також знаходить в прецезіонних вимірюваннях головним чином лінійних розмірів, для яких використовують інтерферометри.Для контролю чистоти обробки (якості шліфування) металевих поверхонь високого класу точності В.П.Лінник розробив мікроінтерферометр , який складається з інтерферометра та мікроскопу (рис.9). В цьому пристрої світло від джерела S потрапляє на скляний кубик, який складається з двох половин, склеєних вздовж діагоналі. Одну з склеюваних поверхонь напівпосріблено, тому вона частину світла відбиває, а частина - проходить крізь неї. Промінь, який проходить кубик, доходить до дзеркала Z, повертається назад до кубика і після відбивання від напівпосрібленої діагональної площини кубика потрапляє в мікроскоп М. Другий промінь після відбивання від напівпрозорого шару потрапляє на досліджувану поверхню і після відбиття від неї проходить крізь кубик в мікроскоп М, де і відбувається його інтерференція з першим променем. Дзеркало Z нахиляють під кутом φ так, щоб різниця ходу променів l2 – l1 вздовж поля зору мікроскопа лінійно зростала. Тому, якщо досліджувана поверхня ідеально гладка, у полі зору мікроскопа інтерференційна картина має вигляд прямолінійних смуг однакової товщини (рис.9). У тих місцях поверхні, де є виступи або заглибини, інтерференційні смуги викривлятимуться. За допомогою цього приладу можна виявити штрихи на поверхні деталі, глибина яких дорівнює 2×10-7...3×10-7 м.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Оптика.. – К.: Вища шк.., 1995.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989,т.3.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. – М.: Наука, 1989.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Наука, 1989, т.3.