і в цьому звіту. Багатьом безліч разів доводилося спостерігати інтерференційну картину, коли в дитинстві, розважаючись пусканням мильних бульбашок, бачили райдужні переливи їх усіма кольорами веселки або неодноразово доводилося аналогічну картину на поверхні води, покритої тонкою плівкою нафтопродуктів.
Ідея Томаса Юнга
Англійський фізик Томас Юнг перший прийшов в 1802 році до геніальної думки про можливість пояснення квітів тонких плівок накладенням світлових хвиль, одна з яких відбивається від зовнішньої поверхні плівки, а друга - від внутрішньої. (Справедливості заради слід зауважити, що, публікуючи свої роботи по явищу інтерференції, Френель нічого не знав про роботи Юнга) Світлові хвилі, так як вони поширені одним атомом S протяжного джерела світла (дивися малюнок 8). Світлові хвилі 1 і 2 підсилюють або послаблюють одна одну в залежності від різниці ходу. Ця різниця ходу? R виникає через те, що світлова хвиля 2 проходить всередині плівки додатковий шлях АВ + ВС, а світлова хвиля 1 при цьому проходить лише додаткове відстань DC. Неважко підрахувати, що при нехтуванні заломленням світла (тобто) різниця ходу:
де h-товщина плівки,?- Кут падіння світла. Посилення світла відбувається, якщо різниця ходу? R світлових хвиль 1 і 2 дорівнює цілому числу довжин хвиль, а ослаблення світла відбувається при різниці ходу? R, рівної непарному числу довжин півхвиль.
Світлові хвилі, відповідні різним кольорам, мають різну довжину хвилі. Для взаємного гасіння довших світлових хвиль «потрібна» велика товщина плівки, ніж для взаємного гасіння коротших світлових хвиль. Отже, якщо плівка має неоднакову товщину в різних місцях, то повинні з'явитися різні кольори при висвітленні плівки білим світлом.
Локалізація інтерференційних смуг
Явище інтерференції в тонких плівках спостерігається при освітленні їх поверхні вельми протяжними джерелами світла, навіть при висвітленні розсіяним світлом похмурого неба. Тут не потрібні жорсткі обмеження на розміри джерела, як в експериментах Френеля з бипризмой та іншими пристосуваннями. Але зате в експериментах Френеля інтерференційна картина не локалізована. Екран за бипризмой (дивися малюнок 5) можна розташувати в будь-якому місці, де перекриваються світлові пучки від уявних джерел. Інтерференційна ж картина в тонких плівках вже локалізована певним чином, так як для її спостереження на екрані потрібно за допомогою лінзи отримати на ньому зображення поверхні плівки, тому що при візуальному спостереженні зображення поверхні плівки виходить на сітківці ока.
У цьому випадку світлові промені від різних ділянок джерела, падаючі на одне і те ж місце плівки, збираються потім на екрані (або на сітківці ока) разом (дивися малюнок 9). Для будь-якої пари світлових променів різниця ходу приблизно однакова, так як для них однакова товщина плівки, а кути падіння розрізняються досить незначно. Промені ж з сильно розрізняються кутами падіння не потраплять в лінзу, а тим більше в зіницю ока, мають вельми незначні розміри.
Так як для всіх ділянок плівки рівної товщини різниця ходу інтерферуючих променів одна і та ж, то, отже, однакова і освітленість екрана, на якому виходить зображення цих ділянок. В результаті на екрані видно смуги, кожна з яких відповідає одній і тій же товщині плівки. Тому їх (смуги) так і називають - смуги рівної товщини плівки.
Якщо ж на екрані сфокусована поверхню джерела світла, то світлові промені від даної ділянки поверхні джерела світла потрапляють в одну і ту ж точку екрану після віддзеркалення від різних ділянок поверхні плівки, що має різну товщину (дивися малюнок 10). Тому інтерференційна картина на екрані виходить розмитою, так як для різних пар світлових променів різниця ходу різна через різної товщини плівки.
КІЛЬЦЯ НЬЮТОНА
Проста інтерференційна картина виникає в тонкому прошарку повітря між скляною пластиною і покладеної на неї плоско-опуклою лінзою великого радіуса кривизни. Ця інтерференційна картина ліній рівної товщини має вигляд концентричних кілець, називаних кільцями Ньютона.
Візьмемо лінзу з великою фокусною відстанню F (і, слідчий, з малою кривизною її опуклої поверхні) і покласти її опуклою стороною на плоску скляну пластинку. Уважно роздивляючись поверхню лінзи (краще через лупу), виявимо в місці зіткнення лінзи і пластини темна пляма і навколо нього маленькі райдужні кільця. Відстані між сусідніми кільцями швидко убуває у міру збільшення їх радіусу (дивись фото 1). Це і є кільця Ньютона. Вперше їх виявив англійський фізик Роберт Гук, а Ньютон їх досліджував не тільки в білому світі, але і при освітленні лінзи одноколірним (тобто монохроматичним) світлом. Вияви...
