OPTIKA‎ > ‎

Interference světla


Foto: Barbora Dřízhalová, oktáva A, září 2013            
  • fyzikální jev, potvrzující vlnovou povahu světla
  • vzniká skládáním dvou nebo více světelných vlnění
  • nelze ji přímo pozorovat

    příčina: vlastními zdroji světelných vln jsou jednotlivé atomy svítících těles, které vysílají vlny různých frekvencí a po velmi krátkou dobu (10-8 s), interferenční obrazec se neustále mění (změna osvětlení není pozorovatelná), oko vnímá pouze jednu - střední - hodnotu osvětlení
proto je interference pozorovatelná pouze tehdy, jestliže interferenční obrazec je stálý a to je právě tehdy, jestliže skládaná světelná vlnění jsou navzájem koherentní

Koherentní jsou taková světelná vlnění, která mají stejnou frekvenci a jejichž vzájemný fázový rozdíl se v uvažovaném bodě prostoru s časem nemění.


Interference světla na tenké vrstvě

1 ... dopadající paprsek

2 ... odražený paprsek na 1. rozhraní
(opticky hustší) - opačná fáze

3 ... odražený paprsek na 2. rozhraní
(opticky řidší) - stejná fáze

Výsledek interference závisí na celkovém dráhovém rozdílu Δs mezi 2. a 3. paprskem

Δs = 2nd + λ/2

d ... tloušťka vrstvy
n ... index lomu tenké vrstvy
λ ... vlnová délka světla
k ... řád interferenčního maxima (minima)
Podmínka největšího zesílení
Δs = k.λ
2nd + λ/2 = k.λ

2nd = (2k -1) . λ/2

PODMÍNKA INTERFERENČNÍHO MAXIMA
PRO TENKOU VRSTVU

Podmínka největšího zeslabení
Δs = (2k +1).λ/2
2nd + λ/2 = (2k +1).λ/2

2nd = 2k . λ/2

PODMÍNKA INTERFERENČNÍHO MINIMA
PRO TENKOU VRSTVU


Využití interference světla na tenké vrstvě

  • Měření vlnové délky světla Newtonovými skly

    Složení Newtonových skel :
    - ploskovypuklá čočka s velkým poloměrem křivosti R
    - tenká vzduchová vrstva
    - skleněná deska

    tloušťka tenké vzduchové vrstvy se spojitě mění, místa o stejné tloušťce vytvářejí soustředné kružnice o středu v bodě dotyku čočky (0)

    změřením poloměru kroužků a poloměru křivosti čočky můžeme potom určit vlnovou délku dopadajícího monofrekvenčního světla

    Newtonova skla na Encyklopedii fyziky

  • Kontrola rovinných a kulových ploch čoček a hranolů

    kontrolní předmět se přiloží ke skleněné formě a čím méně se objeví interferenčních proužků, tím je plocha daného předmětu hladší


  • Použití protiodrazné (antireflexní) vrstvy 

    - pokrývání vnějších ploch čoček objektivů tenkou vrstvou materiálu o vhodně zvoleném indexu lomu (menším než index lomu skla čočky)

    - tloušťka vrsty se volí tak, aby při interferenci světla odraženého od vnější a vnitřní strany tenké vrstvy nastalo interferenční minimum

    - potlačení odrazu světla vstupujícího do optického přístroje

    - zlepšení kvality optického zobrazení 
Využití antireflexní vrstvy u brýlí (Encyklopedie fyziky)


ÚLOHA

Aby se na skleněných čočkách zabránilo zpětným odrazům světla, bývají pokryty tenkými vrstvičkami materiálu, který má index lomu nižší než podkladová vrstva. Jejich tloušťky se volí tak, aby se paprsky světla zvolené vlnové délky po odrazu na přední a zadní straně rozhraní vrstvičky (zpět ke zdroji světla) interferencí vzájemné vyrušily. Jaká minimální tloušťka vrstvičky fluoridu hořečnatého zajistí, aby na ní nedocházelo ke zpětnému odrazu světla v oblasti okolo 550 nm, ve které je lidský zrak nejcitlivější? Index lomu skla je 1,52, vrstvičky 1,38.
(100 nm)


PODÍVEJ SE

Interference světla - teorie a úlohy (projekt Gymnázia Holešov)