Лабораторная работа №305 исследование интерференции света при наблюдении колец ньютона

Краткое теоретическое введение

Сложение двух или нескольких когерентных световых волн, в результате которого в одних точках пространства происходит увеличение, а в других – уменьшение амплитуды результирующей волны, называется интерференцией света.

Волны называются когерентными, если они имеют равные частоты и постоянную разность начальных фаз. Источники когерентных волн называются когерентными источниками. Кроме того, для наблюдения интерференции необходимо, чтобы колебания вектора Е электромагнитных полей интерферирующих волн сов ершались вдоль одного и того же направления, т.е. чтобы интерферирующие волны были поляризованы в одной плоскости.

Существует несколько способов наблюдения интерференции света. Рассмотрим интерференцию света при отражении от тонкой пластинки.

Пусть на прозрачную плоскопараллельную пластинку (пленку) толщиной d падает под углом i пучок параллельных монохроматических лучей с длиной волны  (рис. 1).

Выделим лучи 1 и 2 этого пучка. Луч 1 после преломления в точке А отражается в точке В и затем после преломления в точке С (луч 1) интерферирует с отраженным в этой точке лучом 2, так как лучи 1 и 2 являются когерентными. Интенсивность света при этом либо возрастает, либо уменьшается, что зависит от оптической разности хода лучей. Оптическая разность хода лучей в отраженном свете будет равна

 = (АВ + ВС)n_пл – DCn_в + /2, (1)

где n_пл – абсолютный показатель преломления вещества пластинки; n_в – абсолютный показатель преломления воздуха, равный единице (пластинка находится в воздухе). Добавление в (1) /2 учитывает сдвиг по фазе на  при отражении света от оптически более плотной среды в точке С.

Как следует из рис.1, разность хода лучей Δ можно выразить через толщину пластинки d и угол падения i

n = n_пл. (2)

Если  будет равна четному числу полуволн, то световые колебания в точке С усиливаются, т. е. имеет место интерференционный максимум. При равенстве  нечетному числу полуволн в точке С образуется интерференционный минимум. Следовательно, в отраженном свете может реализоваться одно из условий

В приведенных формулах буквой k обозначен порядок интерференции. k может принимать значения 0, 1, 2...