Интерференция в тонких пленках

Су­ще­ству­ет много си­ту­а­ций, когда можно на­блю­дать ин­тер­фе­рен­цию све­то­вых лучей (бен­зи­но­вое пятно в луже, мыль­ный пу­зырь). При­мер с мыль­ны­ми пу­зы­ря­ми от­но­сит­ся к слу­чаю так на­зы­ва­е­мой ин­тер­фе­рен­ции в тон­ких плен­ках. Ан­глий­ский уче­ный Томас Юнг пер­вым при­шел к мысли о воз­мож­но­сти объ­яс­не­ния цве­тов тон­ких пле­нок сло­же­ни­ем волн, одна из ко­то­рых от­ра­жа­ет­ся от на­руж­ной по­верх­но­сти плен­ки, дру­гая – от внут­рен­ней (см. Рис. 7). Ре­зуль­тат ин­тер­фе­рен­ции за­ви­сит от угла па­де­ния света на плен­ку, ее тол­щи­ны и длины волны света. Уси­ле­ние про­изой­дет в том слу­чае, если пре­лом­лен­ная волна от­ста­нет от от­ра­жен­ной на целое число длин волн. Если же вто­рая волна от­ста­нет на по­ло­ви­ну волны или на нечет­ное число по­лу­волн, то про­изой­дет ослаб­ле­ние света.

Рис. 7. От­ра­же­ние све­то­вых волн от по­верх­но­стей плен­ки

Ко­ге­рент­ность волн, от­ра­жен­ных от внеш­ней и внут­рен­ней по­верх­но­сти плен­ки объ­яс­ня­ет­ся тем, что обе эти волны яв­ля­ют­ся ча­стя­ми одной и той же па­да­ю­щей волны.

Раз­ли­чие в цве­тах со­от­вет­ству­ет тому, что свет может со­сто­ять из волн раз­лич­ной ча­сто­ты (длины). Если свет со­сто­ит из волн с оди­на­ко­вы­ми ча­сто­та­ми, то он на­зы­ва­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским и наш глаз вос­при­ни­ма­ет его как один цвет. Свет, со­сто­я­щий из волн с раз­лич­ны­ми дли­на­ми, на­зы­ва­ет­ся по­ли­хро­ма­ти­че­ским (свет от солн­ца). Таким об­ра­зом, если на тон­кую плен­ку па­да­ет мо­но­хро­ма­ти­че­ский свет, то ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на будет за­ви­сеть от угла па­де­ния (при неко­то­рых углах волны будут уси­ли­вать друг друга, при дру­гих углах – га­сить). При по­ли­хро­ма­ти­че­ском свете для на­блю­де­ния ин­тер­фе­рен­ци­он­ной кар­ти­ны удоб­но ис­поль­зо­вать плен­ку пе­ре­мен­ной тол­щи­ны, при этом волны с раз­ны­ми дли­на­ми будут ин­тер­фе­ри­ро­вать в раз­ных точ­ках и мы можем по­лу­чить цвет­ную кар­тин­ку (как в мыль­ном пу­зы­ре).

Основные направления применения интерференции

Су­ще­ству­ют спе­ци­аль­ные при­бо­ры – ин­тер­фе­ро­мет­ры, с по­мо­щью ко­то­рых можно из­ме­рять длины волн, по­ка­за­те­ли пре­лом­ле­ния раз­лич­ных ве­ществ и дру­гие ха­рак­те­ри­сти­ки. К при­ме­ру, в 1887 году два аме­ри­кан­ских фи­зи­ка, Май­кель­сон и Морли, скон­стру­и­ро­ва­ли спе­ци­аль­ный ин­тер­фе­ро­метр, с по­мо­щью ко­то­ро­го они со­би­ра­лись до­ка­зать или опро­верг­нуть су­ще­ство­ва­ние эфира. Этот опыт яв­ля­ет­ся одним из самых зна­ме­ни­тых экс­пе­ри­мен­тов в фи­зи­ке.

Ин­тер­фе­рен­цию при­ме­ня­ют и в дру­гих об­ла­стях че­ло­ве­че­ской де­я­тель­но­сти (для оцен­ки ка­че­ства об­ра­бот­ки по­верх­но­сти, для про­свет­ле­ния оп­ти­ки, для по­лу­че­ния вы­со­ко­от­ра­жа­ю­щих по­кры­тий).