Применение интерференции света

Явление интерференции волн находит разнообразное применение.

Рассмотрим лишь некоторые примеры применения интерференции.

• • Тот факт, что расположение интерференционных полос зависит от длины волны и разности хода лучей, позволяет по виду интерференционной картины (или их смещению) проводить точные измерения расстояний при известной длине волны или, наоборот, определять спектр интерферирующих волн (интерференционная спектроскопия). Для осуществления таких измерений разработаны различные схемы высокоточных измерительных приборов, называемых интерферометрами (двухи многолучевые), рис. 1.2.9. Незначительное перемещение одного из зеркал интерферометра приводит к смещению интерференционной картины, что можно использовать для измсрсния длин с точностью до 10 ⁹ м. Измерения с помощью интерферометра Майкельсона привели к фундаментальным изменениям представлений о пространстве и времени; доказали отсутствие эфира; послужили основой специальной теории относительности.
• • По интерференционной картине можно выявлять и измерять неоднородности среды (в т. ч. фазовые), в которой распространяются волны, или отклонения формы поверхности от заданной.
• • Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта (или прошедших через него) с «опорной» волной, лежит в основе голографии (в т. ч. оптической, акустической или СВЧ-голографии).
• • Интерференционные волны от отдельных «элементарных» излучателей используются при создании сложных излучающих систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.
• • Просветление оптики и получение высокопрозрачных покрытий и селективных оптических фильтров.

Для уменьшения потерь на отражение используется покрытие оптических деталей (линз) 3 пленкой 2 со специальным образом подобранными толщиной б и показателем преломления п (рис. 1.2.13).

Идея уменьшения интенсивности отраженного света от поверхности оптических деталей состоит в интерференционном гашении волны, отраженной от внешней поверхности детали /, волной, отраженной от внутренней поверхности 2. Для осуществления этого амплитуды обеих волн должны быть равны, а фазы отличаться на 180°. В этом случае обеспечивается гашение отраженной волны. Необходимое соотношение между фазами Дф отраженных волн обеспечивается выбором толщины пленки d, кратной нечетному числу четвертей длины волны проходящего через рассматриваемую деталь света:

Таким образом, если выполняется это условие, то в результате интерференции наблюдается гашение отраженных лучей. Так как добиться одновременного гашения для всех длин волн невозможно, то его делают для Х₀ = 0,55 мкм. Поэтому объективы с просветленной оптикой кажутся голубыми.

• Получение высокоотражающих диэлектрических зеркал. Значительно повысить коэффициент отражения R зеркал можно, используя последовательность чередующихся диэлектрических слоев с высоким л, и низким п₂ показателями преломления (рис. 1.2.14).

Если оптическая толщина всех слоев одинакова и равна Х₀/ 4 (n/i = п₂/₂ = Х₀ / 4)_у то отраженные их границами волны находятся, как легко заметить, в одинаковой фазе и в результате интерференции усиливают друг друга. Такие многослойные диэлектрические покрытия дают высокую отражательную способность только в ограниченной области длин волн вблизи значения Х₀, для которого оптическая толщина слоев равна Х₀ / 4. Обычно наносят от 5 до 15 слоев сульфида цинка (и, =2,3) и криолита (п₂ =1,35). С семью слоями легко добиться Л = 0,9 в спектральной области шириной порядка 50 нм. Для получения коэффициента отражения Я = 0,99 надо нанести 11−13 слоев. Такие зеркала используются в лазерных резонаторах (рис. 1.2.15).

Рис. 1.2.13.

Рис. 1.2.14

Рис. 1.2.15 47.