OPTIKA
VLNOVÁ OPTIKA
Interference světla
Jedná se o 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
Popis chodu paprsků:
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)
Pro krajní (mezní) podmínky potom musí platit:
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 NA TENKÉ VRSTVĚ
A) Měření vlnové délky světla Newtonovými skly
Složení Newtonových skel:
ploskovypuklá čočka s velkým poloměrem křivosti R
tenká vzduchová vrstva
skleněná deska
Popis měření:
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
B) 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
C) Použití protiodrazné (antireflexní) vrstvy
pokrývání vnějších ploch čoček objektivů tenkou vrstvou materiálu o vhodně zvoleném indexu lomu (menším než index lomu skla čočky)
tloušťka vrstvy 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 a zlepšení kvality optického zobrazení
PODÍVEJ SE
Newtonova skla na Encyklopedii fyziky
Využití antireflexní vrstvy u brýlí (Encyklopedie fyziky)
PROCVIČOVACÍ 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)