Некоторые сомнения, связанные с интерференцией света воздушным клином

введите описание изображения здесь

Сегодня в классе нас учили "Вмешательству воздушного клина". Я прикрепил изображение диаграммы, которой нас учили, и соответствующие формулы. Тем не менее, у меня все еще есть некоторые затяжные сомнения по поводу этой темы.

Почему в воздушном клине не учитываются лучи, отраженные от верхней части верхней пластины и нижней части нижней пластины?

Когда я задал этот вопрос в классе, мой учитель сказал что-то вроде « Из-за тонких пластин для двух волн из верхней и нижней части разность фаз будет π, из-за которой происходят деструктивные интерференции, и, следовательно, их лучше игнорировать. .."

Честно говоря, я не мог понять, что имел в виду мой учитель. Почему эти две волны должны деструктивно интерферировать? Скорее я чувствую, что если бы эти две волны рассматривались вместе с предположением, что пластины очень тонкие, то две волны, отраженные от поверхностей поверхностей верхних пластин, взаимно компенсировались бы из-за разности хода λ 2 . И точно так же две волны, отраженные от любой поверхности нижней пластины, также взаимно компенсируются из-за разности хода λ 2 .

Итак, даже приняв допущение, что толщина пластин стремится к 0 , мы видим, что волны также должны компенсировать друг друга. Я не понимаю, почему правильно считать только 2 отраженного 4 волны и рассчитать яркие и темные полосы.

Ответы (1)

Ваше опасение справедливо, но оказывается, что учет всех отражений существенно не меняет результат.

Пусть амплитуда электромагнитной волны умножается на р 1 при отражении от воздуха от стекла и р 2 при отражении от стекла от воздуха. Аналогично, пусть передаваемые амплитуды умножаются на Т 1 и Т 2 . Эти числа можно найти с помощью уравнений Френеля .

Теперь амплитуды электрического поля, вызванного четырьмя отражениями, равны

  • верхняя часть верхней панели: р 1
  • нижняя часть верхней панели: Т 1 р 2
  • верхняя часть нижней панели: Т 1 Т 2 р 1 × ( фазовый фактор )
  • нижняя часть нижней панели: Т 1 Т 2 Т 1 р 2 × ( фазовый фактор ) .

где фазовые множители связаны с перемещением на расстояние 2 т . ( π фазовый фактор от некоторых отражений учитывается в определении р я и Т я , некоторые из которых отрицательные.)

Если мы учтем только отражения от вершин обеих панелей, общая амплитуда составит

р 1 + ( фазовый фактор ) Т 1 Т 2 р 1
где фазовый фактор зависит от размера воздушного клина. Теперь, если мы учтем все четыре отражения, мы получим общую амплитуду
( 1 + Т 1 р 2 / р 1 ) ( р 1 + ( фазовый фактор ) Т 1 Т 2 р 1 )
что тождественно с точностью до константы. Следовательно, мы можем игнорировать два отражения, и результат будет по существу тем же — пики будут в одних и тех же местах, хотя общая амплитуда будет неправильной.

Обобщить:

  • Ваш учитель сделал небольшую ошибку, нарисовав фигуру; мы должны рассматривать только отражения от вершин обоих клиньев или от их оснований, а не от одной вершины и одного основания.
  • Причина, по которой волны, отраженные от верха и низа стеклянного клина, не уравновешиваются, заключается в том, что Т 1 р 2 ≠ р 1 . Вы правы в том, что деструктивные помехи будут, но полностью они не компенсируются, потому что их амплитуды неодинаковы.
  • Как вы могли заметить, отражений в задаче на самом деле бесконечно много. Однако все они просто изменяют отраженную амплитуду на константу, поэтому мы снова их игнорируем.
Интерференционная картина, которую вы видите, возникает из-за наложения волн, отраженных от нижней части верхней пластины и верхней части нижней пластины. Эта установка используется для исследования плоскостности поверхностей. Посмотрите на стр. 11 edmundoptics.com/document/download/396272 .
@Farcher Итак, вы имеете в виду, что knzhou не прав, когда он / она говорит, что «Ваш учитель сделал небольшую ошибку, рисуя фигуру; мы должны учитывать только отражения от вершин обоих клиньев или от их основания, а не от одного верх и один низ». ?
@Farcher Где в документе, на который вы ссылаетесь, написано, что «интерференционная картина, которую вы видите, возникает из-за наложения волн, отраженных от нижней части верхней пластины и верхней части нижней пластины». ? Я не мог найти его...
В ссылке, которую я дал, две сравниваемые поверхности — это две поверхности, о которых я упоминал в своем предыдущем комментарии. То же самое относится и к расположению колец Ньютона, где снова именно воздушный клин, изменение толщины которого вызывает интерференционную картину.
@Farcher Я действительно думаю, что оптическая плоскость - это специально разработанное устройство. А вот в нормальных воздушных клиньях думаю кнжоу прав. Мы должны учитывать все отраженные лучи или лучи от верхних поверхностей обеих пластин или от нижних поверхностей обеих пластин.
Все отражения присутствуют, но разница оптических путей между верхней частью верхней пластины и нижней частью нижних пластин намного больше, чем разница, создаваемая воздушным клином, настолько, что они превышают длину когерентности света и, таким образом, видимых помех от этих отражений не видно. Типичная установка клиновидных полос выполняется с использованием предметных стекол микроскопа, которые обычно довольно плоские.
Некоторые сомнения, связанные с интерференцией света воздушным клином
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v