 |
|
Інтерференція світла у тонких плівках
Прикладом інтерференції світла, що спостерігається в природних умовах, може бути райдужне забарвлення мильних плівок, тонких плівок нафти або мінерального масла, які плавають на поверхні води, кольори мінливості на поверхні загартованих стальних деталей, покритих найтоншим шаром оксидів. Усі ці явища зумовлені інтерференцією світла в тонких прозорих плівках, яка виникає внаслідок накладання когерентних хвиль, що відбиваються від верхньої та нижньої поверхонь плівки.
Нехай плоска монохроматична хвиля, поширюється у середовищі з показником заломлення 
, (рис. 212), падає під кутом і на плоскопаралельну прозору плівку з показником заломлення n і товщиною d.
Падаюча хвиля частково відбивається від верхньої поверхні плівки та частково заломлюється. Напрямок поширення відбитої хвилі зображено променем AB, а заломленої – променем AС. Заломлена хвиля, досягнувши нижньої поверхні плівки, частково відбивається (промінь СD), і частково заломлюється. Хвиля, що поширюється вздовж променя СD, на верхній поверхні плівки частково відбивається, і частково заломлюється, причому заломлена хвиля (промінь 2) накладається на хвилю, що безпосередньо відбита від верхньої поверхні.
Промені 1 і 2 когерентні між собою, оскільки вони утворені поділом хвилі SA. Якщо на їх шляху поставити збірну лінзу, то вони зберуться в одній з точок М фокальної площини лінзи і дадуть інтерференційну картину, яка визначається оптичною різницею ходу 
між променями
1 і 2:
.
Тут прийнято, що показник заломлення 
. Доданок 
зумовлений втратою півхвилі при відбиванні світла на межі поділу середовищ. Якщо 
, то в точці A фаза коливань змінюється на протилежну, відбувається втрата півхвилі і доданок матиме знак „–“. У випадку 
втрата півхвилі відбудеться в точці C і 
матиме знак „+”.
З рис. 212 видно, що
, 
.
Оскільки 
або 
, то 
. Тоді: 
.
З урахуванням втрати півхвилі для оптичної різниці ходу отримаємо:
.
В точці M буде максимум, якщо:
і мінімум, якщо:
Інтерференція спостерігається не лише у відбитому світлі, а й у світлі, що проходить через плівку (рис. 212, промені 3 і 4). Оптична різниця ходу для прохідного світла відрізняється від для відбитого світла на , бо світло не відбивається від оптично густішого середовища. Отже, максимумам інтерференції у відбитому світлі відповідають мінімуми інтерференції в прохідному світлі і навпаки.