1.4. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПРИ ДЕЛЕНИИ АМПЛИТУД

Кольца Ньютона и полосы, наблюдаемые на тонких пленках, таких, например, как мыльные пузыри, нефть на поверхности воды и т.п., обусловлены интерференцией, возникающей при частичном отражении света от двух (или более) последовательных границ между средами с различными показателями преломления. Если волновой цуг падающего света частично отражается на первой границе (воздух / нефть в случае нефтяной пленки на воде), то уменьшенная амплитуда того же цуга передается дальше и затем частично отражается на следующей границе (нефть/вода). Интерференция возникает, если два отражения складываются вместе, как, например, при наблюдении глазом, а результат зависит от разности пути, которая появляется между ними из-за разноса поверхностей. (Цветовые эффекты в белом свете наблюдаются, когда разница пути - функция толщины пленки и угла наблюдения - такова, что интерференция приводит к усилению для одних длин волн и к ослаблению для других.)

В противоположность интерференции, возникающей при дифракции за счет деления волновых фронтов апертурами, приведенные выше эффекты классифицируются как интерференция при делении амплитуд, а устройства, построенные на этом типе интерференции, называются «интерферометрами с расщеплением амплитуды». Представленный на рис. 1.8, а пример относится к интерференции между частично отраженными лучами от двух поверхностей тонкой параллельной пластинки. Каждый приходящий волновой цуг частично отражается на двух поверхностях воздух/стекло в точке О и стекло/воздух в точке В. Если - показатель преломления стекла, то оптическая разность пути между двумя отраженными лучами (1, 2) в точках О и С дается выражением

Поскольку это выражение сводится к

Усиливающая интерференция между отраженными лучами 1 и 2 возникает, когда

где - целое или ноль. Член в правой части уравнения учитывает изменение фазы на k, происходящее при отражении в точке О (см. трактовку отражения и преломления Стокса в приложении Б).

Если на рис. 1.8, а падающий свет не ограничен плоскостью рисунка,

Рис. 1.8. Интерференция путем деления амплитуды (S - протяженный источник, L - линза).

могут наблюдаться концентрические круговые интерференционные полосы, как схематично показано на рис. 1.8, б. Это вызвано тем, что приведенное выше условие для максимума интенсивности, например в F, равным образом выполняется для всех точек окружности, проходящей через F, с центром на оси X.

Из замечаний по поводу когерентности в разд. 1.2 очевидно, что поскольку h может быть достаточно большим, влияние на видность полос временной (но не пространственной) когерентности (и соответственно спектрального состава излучения) в этой схеме может быть существенным. Для практического изучения этого явления используется плоскопараллельный слой воздуха изменяемой толщины. В гл. 6 мы встретимся с такой схемой в спектральном интерферометре Майкельсона и увидим, каким образом изменение видности полос при изменении расстояния между пластинами связано фурье - преобразованием со спектральным составом света. Как упоминалось ранее, эта зависимость служит основой некоторых современных методов спектроскопии.