Странная интерференция в монохроматическом свете

Извините за мой плохой английский. Мой родной язык французский.

Возможно, то, что вы видели, было полосами Кетле или диффузионными кольцами Ньютона. Они описаны по этой ссылке: Кольца Кетле с еще одной интересной ссылкой.

Как правило, в физической оптике полосы появляются только на хорошо обработанных предметных стеклах при определенных условиях освещения. В то время как эти полосы можно наблюдать на толстых предметных стеклах из любого стекла. Они хорошо описаны в старых книгах по оптике, и роса на стекле помогает их увидеть, отсюда и интерес к ванной!

Они также описаны в книге Крейга Ф. Борена: «Какой свет сквозь вон то окно разбивается», глава 2: интерференционные узоры на окнах гаражных ворот».

Я не могу сделать лучше, чем процитировать:

Частица на окне, освещенная лучом, рассеивается в сторону задней поверхности окна, и часть этого рассеянного света отражается наблюдателю. Но свет от падающего луча также отражается задней поверхностью и освещает частицу, которая рассеивает часть этого отраженного света к наблюдателю. Интерференция между этими двумя лучами с разной историей — рассеянным частицей, затем отраженным стеклом; или отраженное стеклом, а затем рассеянное частицами - вот происхождение красивых цветных полос, которые я видел.

Возможно, вы видите диск Эйри. Однако я бы ожидал, что кольца будут касаться источника света, а не зеркального отображения ваших глаз. Может ли быть так, что прямой свет не достигает ваших глаз, а прикрывается?

Свет натрия исходит от двух очень близких узких переходов димера натрия, Na$_2$. Он сильно монохроматичен, гораздо больше, чем красный свет, о котором вы упоминаете. Я предполагаю, что вы бы сказали так, если бы это было от лазера.

Зрачок вашего глаза имеет конечную апертуру около 5 мм. Это в 1/8500 раз больше длины волны, поэтому первый интерференционный минимум ожидается на уровне 0,04 градуса. Это примерно десятая часть углового диаметра Луны, так что это должно быть хорошо заметно.

Возможно, вы используете гораздо большую диафрагму, когда делаете снимок, чтобы кольца были намного ближе.

Этот анализ предполагает небольшой точечный источник света.

Было бы интересно узнать радиус кольца.

Вот идея.

Предположительно, вы смотрели прямо в зеркало, скажем, издалека.$d$.

Если бы между двумя упомянутыми вами длинами волн была конструктивная интерференция, если бы$n$длины волн более длинноволнового света, расположенного на расстоянии$d$и$n+1$для другой длины волны, то

$$\frac{d}{\lambda_1} = n$$

$$\frac{d}{\lambda_2} = n+1$$

так

$$\frac{d}{\lambda_2} - \frac{d}{\lambda_1} = 1$$

$$d = \frac{\lambda_1\lambda_2}{\lambda_1 - \lambda_2}$$

около 0,58 мм

Это расстояние является наименьшим расстоянием, на котором различные длины волн конструктивно интерферируют.

Однако это произойдет для любого расстояния, кратного 0,58 мм.

Если это происходит на расстоянии прямолинейного движения от вашего глаза до зеркала - выполните теорему Пифагора для прямоугольного треугольника от глаза до зеркала ($EM$) и расстояние$r$вдоль зеркала под прямым углом к$EM$, можно найти другое расстояние, на котором происходит конструктивная интерференция.

Принимая$EM$как 1 метр

$$1^2+ r^2 = 1.00058^2$$

Радиус 3,4 см

Возможно, что кольца имеют радиус около 3,4 см, тёмные кольца должны быть между яркими кольцами, где разница хода составляет половину длины волны.

---

Обновите, чтобы включить радиусы для первых 10 максимумов:

С использованием$d^2+ r^2 = (d + 0.00058n)^2$, где$n$максимальное число и$d$расстояние$EM$, теперь 0,5 метра

$r$примерно

$$\sqrt{2dn \times 0.00058}$$ или $$\sqrt{5.8n}$$ в см.

Радиусы до середины каждой яркой полосы равны

$$\begin{array}{r|r} n & \text{ radius (mm)}\\ \hline 1 & 24 \\ 2 & 34\\ 3 & 42\\ 4 & 48\\ 5 & 54\\ 6 & 59\\ 7 & 64\\ 8 & 68\\ 9 & 72\\ 10 & 76 \end{array}$$