Інтерференція світла у техніці

Явище інтерференції світла знаходить різноманітне практичне застосування у техніці:

- просвітлення оптики;

- точ­не визначення довжини світлових хвиль;

- здійснення точного вимірювання лінійних розмірів;

- контроль якості шліфу­вання і полірування поверхонь тощо.

Просвітлення оптики. Інтерференція світла у разі відби­вання від тонких плівок лежить в основі просвітлення оптики, відкритого українським фізиком О. Смакулою. Проходження світла крізь кожну заломлюючу поверхню лінзи супроводжується відбиванням приблизно 4 % падаючо­го світла. В складних об'єктивах кількість лінз може пе­ревищувати десять і сумарна втрата світлового потоку внаслідок відбивань може досягти помітної величини. Крім того, відбивання від поверхонь лінз веде до виникнення по­лисків.

Для усунення відбивання світла на кожну вільну поверх­ню лінзи наноситься тонка плівка речовини, як на рисунку 6.2, з по­казником заломлення іншим, ніж у лінзи. У разі проходжен­ня світла крізь лінзу відбуватиметься його відбивання як від поверхні лінзи, так і від поверхні плівки. Відбиті хвилі інтерферують. Товщина плівки підбирається так, щоб відбиті від обох поверхонь плівки хвилі гасили одна одну. Гасіння відбитого світла веде до збільшення частки енергії світла, яке проходить крізь лінзу (в цьому і полягає зміст терміну «просвітлення оптики»). Звичайно намагаються погасити відбивання зеленого світла, до якого найбільш чутливі фотоматеріали. В цьому випадку поверхня об'єктива здавати­меться фіолетово-синьою (тому часто таку оптику називають голубою).

Рисунок 6.2 Рисунок 6.3

Нині усі фотоапарати випускаються з просвітле­ною оптикою.

Контроль якості поверхонь. Залежність форми інтерфе­ренційних смуг від товщини тонких прозорих плівок вико­ристовується для контролю якості шліфування і полірування поверхонь. Якщо на поверхню досліджуваного виробу В накласти добре відполіровану скляну пластинку-шаблон А на рисунку 6.3, то між цією поверхнею і нижньою поверхнею шаблона утворюється тонка повітряна плівка, в якій можна спостерігати інтерференційну картину. Інтерференційні сму­ги утворюються у разі відбивання світла від верхніх повер­хонь виробу і шаблона. Ці смуги спостерігаються через лінзу чи в мікроскоп.

Інтерферометри. Інтерференційна картина дуже чутлива до різниці ходу інтерферуючих хвиль: мізерно мала зміна різниці ходу порядку частки довжини світлової хвилі викли­кає істотне зміщення інтерференційних смуг. На цьому ґрун­тується дія інтерферометрів -

приладів для точного вимірювання довжини і кутів хвиль, а також для визначення показника заломлення прозорих середовищ.

Інтерферометр

А. Майкельсона

Центральним елементом інтерферометра Майкельсона є напівпрозора пластинка, приз- начена для того, щоб розділити

Рисунок 6.4 світловий промінь на два коге-

рентні промені, а потім знову об'єднати їх, забезпечуючи інтерференцію. Світловий промінь від джерела світла падає на пластинку під кутом 45^o. Світло частково відбивається від пластинки, а частково проходить її. На певній відстані від пластинки під прямим кутом до променів встановлені дзеркала. Відбившись від дзеркал, промені знову повертаються до пластинки, частково відбиваючись, а частково проходячи її. Екран, на якому формується інтерференційна картина, або детектор оптичного випромінювання встановлений навпроти одного із дзеркал так, що джерело світла, два дзеркала і детектор утворюють хрест.

Світловий промінь розділяється на два. Один із променів відбивається від напівпрозорої пластинки і проходить до дзеркала на рисунку 6.4. Відбившись від дзеркала, промінь повертається і проходить через напівпрозору пластинку до детектора. Інший промінь проходить через напівпрозору пластинку до іншого дзеркала, відбивається від нього, повертається до пластинки і відбивається у напрямку детектора. Інтерференційна картина залежить від різниці оптичного шляху двох променів.

У промисловості інтерферометри широко використовуються для контролю якості (глад­кості, рівності) шліфованих виробів.