Интерференция в тонких пленках

Явление интерференции в тонких пленках широко наблюдается в естественных условиях: радужная окраска мыльных пузырей, нефтяных пленок, масляных пятен на поверхности воды, крыльев бабочки.

В этом случае интерферируют лучи, полученные от отражения падающего луча от верхней и нижней поверхностей. Оптическая разность хода между лучами не велика из-за малой толщины пленки и поэтому они принадлежат одному цугу, а значит когерентны.

Для установления общих закономерностей интерференции света в тонких пленках рассмотрим плоскопараллельную прозрачную пленку толщиной , на которую под углом = падает монохроматическая волна. Будем предполагать, что по обе стороны от пленки находиться воздух. Абсолютный показатель преломления пленки больше чем у воздуха.

Рис.1

Падающая волна частично отражается от поверхности пленки (луч 1) и частично преломляется (луч OC). Преломленная волна, достигнув нижней поверхности пленки, отражается от нее (луч CB). Луч CB затем преломляется на верхней поверхности (луч 2). Лучи 1 и 2 с помощью линзы собираются на экране в точке и интерферируют. Результат интерференции зависит от оптической разности хода между лучами 1 и 2.

Оптическая разность хода между двумя интерферирующими лучами от точки O до плоскости AB равна: , где - показатель преломления пленки, член обусловлен потерей полуволны при отражении света от границы раздела с оптически более плотной средой. Расстояния OA, OC и CB находится геометрическим методом (, рис.1):

, .

Учитывая, что , получим:

.

Выразим оптическую разность хода через величину угла . Учитывая, что , получим:

.

Из этого выражения следует, что интерференционная картина в тонких пленках зависит от величин , , и . Для заданных , и каждому наклону лучей соответствует своя интерференционная полоса. Интерференционные полосы, возникающие в результате наложения лучей падающих на плоско-параллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона (рис.2).

Рис.2.