Інтерференція
Химия

Інтерференція


Інтерференція – додавання двох світлових хвиль у просторі, внаслідок чого спостерігається стійка у часі картина підсилення або послаблення результуючих світлових колінь у різних точках простору. Зони підсилення називають зонами максимумів, зони послаблення – мінімумів. Щоб положення цих зон було незмінним і картина інтерференції залишалася стійкою у годині, хвилі мають зберігати свої властивості, не змінюючи їх з годиною. Якщо ця умова виконана (різниця фаз у хвилях із годиною їх частота є однаковою), то хвилі називають когерентними.

Оскільки світло – це електромагнітна хвиля, тому, якщо у просторі одночасно поширюються дві чи більше хвиль, то у кожній точці (зокрема і в точці А) хвилі будуть накладатися одна на одну, утворюючи інтерференційну картину. Вона складається із повторюваних мінімумів (min) і максимумів (max) освітленості.

clip_image001

Нехай від джерел S1 i S2 поширюються дві хвилі, які збігаються у точці А (Рис. 6.36). d1 і d2 — Довжина ходу першої і другої хвиль; Dd = d1d 2 — Різниця ходу.

Якщо в різницю ходу Dd вкладається парна кількість півхвиль, то обидві хвилі надійдуть у точку А у однакових фазах і підсилювати одна одну – у точці А буде максимальним. Якщо в різницю ходу Dd вкладається непарне число півхвиль, то хвилі прийдуть у крапку А у протифазах і погасити одна одну – у точці А буде мінімум інтенсивності світла.

Математично умови максимум i мінімум можна виразити так:

clip_image002— умова максимуму;

clip_image003— Умова мінімуму.

де k = 1, 2, 3, …, n (ціле число); l — Довжина хвилі.

Цікавий випадок інтерференції спостерігав Юнг на початку ХІХ століття, розглядаючи у відбитому світлі тонкі плівки (Рис. 6.37).

clip_image004

Одна частина світлового потоку відбивається від верхньої поверхні плівки, а друга – після заломлення від нижньої. Після цього обидва лучі збігаються в оці спостерігача. При цьому виникає різниця ходу, що дорівнює підвоєній товщині плівки Dd = 2h. Внаслідок цього і виникає інтерференційна картина. Якщо освітлюється плівка одним кольором, спостерігається чергування чорних і білих полос, а якщо білим, то зазвичай кольори радуги.

Інтерференцією світла в тонких плівках пояснюється забарвлення мильних бульбашок і тонких п’ят оливи на воді, хоча розчин мила та олива не мають такої гами кольорів.

Ще один випадок явища інтерференції світла спостерігав Ньютон, коли на плоскопаралельну пластину накладали лінзу, що мала великий радіус кривизни.R clip_image005 13 м). В результаті між пластинкою і лінзою утворився повітряний клин, на якому спостерігається інтерференційна картина, яка має форму кільця. кільця Ньютона (Рис. 6.38). Якщо відомий радіус кілець r, радіус кривизні лінзі R і швидкість світла, то можна визначити довжину хвилі. Виявилося, що lгодclip_image005[1] 8·10-7 м; lфclip_image005[2] 4·10-7 м, інші кольори мають значення в цих межах.

clip_image006

Застосування інтерференції дуже важливі та широкі. Інтерференцію світла застосовують для визначення тривалості хвилі світла, показників заломлення прозрачних речовин, вимірювання толщин пластинок, перевірки якості шліфування поверхні, вимірювання малих кутів тощо.

На інтерференції у тонких плівках ґрунтується просвітлення оптики. Це відкриття зробив український учений Олександр Смакула (1900-1983) 1935 року, будучи директором дослідної лабораторії у німецькій оптичній фірмі «Цайсс» (місто Єна).

У сучасних фотооб’єктивах відбивних поверхонь понад 10, а в перископах підводних човнів – до 40. Якщо світло падає перпендикулярно до поверхні, то від кожної поверхні відбивається 5-9 % усієї енергії. Тому через прилад часто проходить лише 10 – 20 % світла, що надходить до нього. Це спричиняє погіршення якості зображення. Неприємні наслідки відбиття світла від поверхонь оптичних стекол можна усунути, якщо зменшити ту частину енергії, яка відбивається. Тоді зображення, яке забезпечує прилад, буде яскравішим, «просвітленим». Від цього і бути терміном «просвітлення» оптики.

Погасити відбиті хвилі всіх частот падаючого на об’єктив білого світла неможливо. Тому товщину плівки добирають так, щоб за нормального падіння цілком гасилися хвилі середньої частоти спектра. Товщина має дорівнювати четверті довжини хвилі у плівці.

Відбиття світла крайніх ділянок спектру – червоного та фіолетового – послаблюється мало. Тому об’єктив (наприклад, фотоапаратів) у відбитому світлі має бузковий відтінок.

Гасіння світла світлом не означає перетворення світлової енергії в інші види, так само, як під час інтерференції механічних хвиль гасіння хвиль одна одною в довільній ділянці простору означає, що світлова енергія сюди просто не доходитиме. Отже, гасіння відбитих хвиль означає, що весь світ проходить через об’єктив.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *