Как наблюдаются интерференционные картины тонких пленок?

У меня проблемы с оптикой. Моя главная трудность заключается в том, как формируются изображения.

Во «Введении в оптику» Педротти он показывает схему этого эксперимента:

введите описание изображения здесь

Согласно схеме все световые лучи здесь параллельны. Я думаю, что понимаю явление интерференции, которое здесь происходит, однако я не понимаю, как это явление наблюдается. На диаграмме показан микроскоп, собирающий все эти параллельные световые лучи. Насколько я понимаю, эти световые лучи выходят параллельно друг другу с другой стороны микроскопа. Глаз фокусировал бы эти параллельные лучи в одной точке на сетчатке. Это означает, что наблюдатель видит точку света, исключая возможность наблюдения интерференционной картины.

Я могу себе представить, что если вы поместите непрозрачную поверхность вместо микроскопа, картина станет видимой, но нигде не упоминается, как интерференционные картины были отображены с помощью микроскопа.

Обновлять

Согласно ответу Фарчера, чтобы получить интерференционную картину, которая позже будет видна в книге (с использованием установки на диаграмме), виртуальное зеркало должно быть наклонено. Я начертил диаграмму пути некоторых световых лучей, исходящих от одного источника света S, и пришел к выводу, что после деления лучи пересекаются в некоторой точке X. Если падающий световой луч указывает справа от источника, X находится выше M' , в противном случае это ниже.

введите описание изображения здесь

Однако Фарчер также отметил наличие нескольких источников света. Поэтому я решил смоделировать распространение света от нескольких источников, используя модуль геометрии numpy. Получился такой график

введите описание изображения здесь

Точки на линии y=10 являются выборкой набора источников света. Наклонная линия — это виртуальное зеркало М'. Каждый источник света рисует изогнутую линию методом, показанным на моей диаграмме. Здесь изогнутая линия представляет собой набор всех X, которые «генерирует» данный источник света.

Насколько я понимаю, эти точки действуют как объекты, микроскоп принимает их лучи и фокусирует их, формируя реальное изображение, в котором снова возникает интерференция.

Я до сих пор не могу установить связь между всем этим и интерференционной картиной, которую Фарчер показал в своем ответе.

Ответы (2)

Диаграмма в книге представляет собой схему, показывающую общие пути лучей.
На следующей фотографии в книге показаны полосы, которые можно наблюдать с помощью такой установки с .

введите описание изображения здесь

Такие изображения называются полосами клина и образуются, если мнимое изображение зеркала М на схеме, которая обозначена М ′ не параллельна поверхностям Ф и С на диаграмме.

Таким образом, разрез может выглядеть с сильно преувеличенным углом наклона вот так.
(Обратите внимание, что в вашем учебнике есть много лучших диаграмм.)

введите описание изображения здесь

Наблюдаемые полосы представляют собой полосы одинаковой толщины между М ′ и вершина Ф или С .
Они эквивалентны контурным линиям.

Входящий луч С А «частично» отражает М ′ в А как луч Д А .
Этот луч С А также продолжает попадать в топ Ф / С в Б где он отражается обратно как луч Б С .

Лучи А Д и Б С затем собираются объективом микроскопа.
Из моей диаграммы видно, что эти два луча, А Д и Б С , не параллельны, и поэтому для создания интерференции эти два луча должны перекрываться, что является целью оптической схемы микроскопа.
В принципе, глаз может сделать это перекрытие, но преимущество микроскопа в том, что он также увеличивает изображение полос, расстояние между которыми будет небольшим.

Для наблюдения полос микроскоп фокусируется вблизи А а окуляр микроскопа формирует «финальное» изображение на бесконечности.
Говорят, что полосы локализованы в области клина, т. е. в этой области, где необходимо сфокусировать детектирующий прибор, микроскоп, глаз и т. д., чтобы наблюдать полосы.
Свет, выходящий из окуляра, может либо попасть в объектив камеры, где падающий свет фокусируется на светочувствительном детекторе для создания реального изображения полос, либо свет может попасть в глаз, и реальное изображение формируется на сетчатке глаза. глаз.

Если вы изучали полосы клина и кольца Ньютона, микроскоп, который используется для наблюдения полос, также фокусируется в области клина.

Этот ответ очень полезен. На вашей диаграмме правильно ли думать о точке А, как об источнике света? В моей голове, несмотря на то, что она «испускает» только два луча, позже они фокусируются в точку изображения, как если бы точка А была объектом.
@PhysicsIsBeauty Для ясности я нарисовал только два луча. В действительности, как показано на вашей диаграмме, повсюду есть лучи, и лучи движутся во многих направлениях. A находится в области, откуда исходят волны, формирующие интерференционную картину.
Это действительно все усложняет для меня. Я попытался нарисовать несколько диаграмм, сместил луч CA так, чтобы он падал под другим углом (ближе к M'), то, что я вижу, это новая точка B' на F/S, где отражается новый луч, который не параллелен к его отражению в М'. Это довольно запутанно, так как я не могу сказать, какие лучи микроскоп в конечном итоге решает сфокусироваться на конкретной точке и где эта точка должна быть.
Я попытался воспроизвести эту диаграмму в конце вашего ответа. Я нарисовал несколько лучей, исходящих из одного точечного источника. Кажется, что каждый луч отображается в некоторую точку X, рисуя поверхность, которая пересекает M'. Моя диаграмма: imgur.com/gallery/SDCBzes - Другие источники рисуют другие поверхности.
Я собираюсь переформулировать свой вопрос. Микроскоп формирует реальное изображение, поэтому он должен рассматривать некоторый набор точек как объекты. Где эти точки? И как данный набор источников «генерирует» эти точки?
Ваша диаграмма хороша, и эти «точки» пересечения являются местами, на которых сфокусирован микроскоп. Это те места, где лучи света, пройдя разное расстояние, пересекаются — мешают. Однако обратите внимание, что точечный источник не используется - источник расширен.
На этом свете я смоделировал распространение световых лучей с помощью sympy: imgur.com/a/fOeUdGN . Точки — это точечные источники, а изогнутые линии — поверхности, которые рисуют соответствующие лучи (X). Я вижу кучу поверхностей, которые накладываются друг на друга. Я не знаю, что с этим делать.

Картинка стоит тысячи слов:введите описание изображения здесь

Кстати, разные цвета здесь НЕ представляют разные длины волн — просто разные световые лучи.

Как бы вы представили более реалистичный случай рассеянного источника света? То есть каждая точка на конце LP действует как источник, из которого исходят лучи во всех разрешенных направлениях.
Как наблюдаются интерференционные картины тонких пленок?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v