Описание экспериментальной установки и метода. Интерференцию света на тонких пленках можно наблюдать как в естествен­ных, так и в лабораторных условиях

Интерференцию света на тонких пленках можно наблюдать как в естествен­ных, так и в лабораторных условиях. Примеры разноцветные пленки нефти или масла на поверхности воды, мыльные пузыри. Когерентные волны, которые ин­терферируют при наложении, образуются в этих случаях вследствие отражения света, падающего на пленку, от ее верхней и нижней поверхности (рис. 1).

Разность фаз, которую приобретают когерентные световые волны в плен­ках, связана с оптической разностью хода следующим образом

.

Рис. 1

При падении монохроматического света длиной волны на плоско-паралелльную пластинку толщиной и показателем преломления (рис. 1) оптичес­кая разность хода когерентных лучей равна:

, (2)

где учитывает потерю полуволны при отражении луча от оптически более плотной среды (фаза вектора электрической напряженности меняется на противоположную).

Интерференцию света лучше наблюдать на тонких пленках в отраженном свете. Положение светлых интерференционных полос при этом определяется урав­нением:

, (3)

где - номер полосы ( - 0, 1,2,...). Положение темных полос определяется уравнением:

(4)

Экспериментальная установка (рис.2) состоит из газового лазера, экрана , в котором закреплена линза для создания расходящегося пучка света, и плоско па­раллельной исследуемой пластинки толщиной . Из соотношения следует, что при использовании лазерного источника, степень монохроматичности которого, а следовательно, и длина когерентности, большая¹, можно использован. для исследования пластинки толщиной порядка сантиметров.

Интерференционные полосы равного наклона в отраженном свете наблю­даются на экране без помощи дополнительной линзы, так как расстояние между пластиной и экраном достаточно большое.

Применим уравнение (4) для - гo и - гo темных колец:

(5)

(6)

Вычтем из (5) уравнение (6), учитывая, что , где - радиус кольца, получим:

или

Имея в виду, что

, (8)

и ограничившись вторым слагаемым, преобразуем выражение (7) к виду:

(9)

Решая уравнение (9) относительно , получим расчетную формулу:

(10)