Явление интерференции применяется для очень точных, измерений малых расстояний и показателей преломления прозрачных сред. При этом используются специальные приборы — интерферометры. Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков. Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.
Просветление оптики.Явление интерференции широко используется для просветления оптики, сущность которого состоит в том, чтобы ликвидировать вредное отражение света от поверхностей линз в сложных оптических системах. Современные оптические приборы содержат, как правило, много линз. От каждой поверхности отражается примерно 4 % энергии падающего света, что снижает прозрачность оптики. В связи с этим на каждую свободную поверхность линзы наносят пленку толщиной d = λ/ 4 из прозрачного вещества с показателем преломления nпл, который меньше показателя преломления стекла nст. Если свет попадает на такую линзу, он отражается от поверхности воздух-пленка и пленка-стекло. Оба отраженных луча когерентны и при толщине пленки d = λ/4 гасят друг друга. Наиболее полное гашение будет при nПЛ=(nСТ)1/2. В результате такого покрытия линз оптическая система «просветляется».
6. Применение метода зон Френеля к расчету дифракции Фраунгофера на одной щели.
Плоская монохроматическая волна, которая формируется светофильтром и первой собирающей линзой, падает на непрозрачную преграду с отверстием в виде бесконечно длинной щели АВ шириной b. Вторичные сферические волны от различных участков плоского фронта волны, распространяются за преградой по различным направлениям, которые определяются углом φ(-π/2 < φ < π/2). С помощью второй линзы параллельный пучок лучей с заданным углом φ фокусируется в точке Р экрана, который расположен в фокальной плоскости этой линзы. Положение точки Р определяется координатой х, которая зависит от угла φ (х=ftgφ). Оптическая разность хода крайних лучей равна ∆l= bsinφ. Разбить щель AB на зоны Френеля можно следующим образом. Отрезок АС, равный разности хода крайних лучей, нужно разделить на участки длиной λ/2 и провести плоскости, параллельные фронту ВС. Эти плоскости разобьют поверхность щели АВ на z = bsinφ/(λ/2) зон Френеля. Т.к. число зон Френеля, которые укладываются на ширине b щели, зависит от угла φ, то результат дифракции, т.е. усиление или ослабление света, будет наблюдаться на экране для углов φ, для которых число открытых зон Френеля равно нечетным или четным числам bsinφ/(λ/2)= + - m* m*=2,3..
Число т* не равно единице, так как при ширине щели, меньшей длины волны, минимумы интенсивности вообще не возникают.
т* = 2т для четного и т*=(2т +1) для нечетного числа открытых зон Френеля,
bsin φm= ±2тλ/2 условие минимума I;
bsin φm= ±(2т + 1)λ/2 условие максимума I:
Поскольку угол φ изменяется в пределах –π/2... π/2, то значения sinφ лежат на отрезке -1... +1.Максимально возможное число дифракционных мин. и макс. определяется тем, что модуль sinφ≤1. При φ= 0 все лучи приходят в точку О экрана в одинаковой фазе, поэтому при наложении они усиливают друг друга и в точке О наблюдается центральный дифракционный максимум. Дифракционная картина зависит от ширины щели. Сужение щели приводит к снижению яркости максимумов и расширению их на экране. Увеличение ширины щели приводит к повышению яркости максимумов при уменьшении их ширины на экране. При b>>λ на экране наблюдается резкое изображение щели, т.е. явление дифракции отсутствует.
