Интерференция света в тонких плёнках

Интерференция света в тонких плёнках

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Расчетно-графическое задание

По дисциплине: Физика

Тема: Интерференция света в тонких плёнках

Выполнил:

студент гр. СТ-11

/Копеина И.А./

Проверил:

Преподаватель:

доцент / Смирнова Н.Н./

Санкт-Петербург

год

Задание

На поверхности стекла (n_cт=1,75)находится пленка жидкости с показателем преломления n. На нее падает свет с длиной волны λ=0,4 мкм под углом θ=30 º к нормали.

Изобразить ход интереферирующих лучей.

Найти скорость, с которой уменьшается толщина пленки из-за испарения, если интенсивность отраженного света меняется так, что промежуток времени между соседними максимумами отражения составляет ∆t .

Построить график зависимости величины скорость от угла падения света V=f(θ).

Явление, изучаемое в работе - интерференция света

Основные определения и понятия

Интерференция - явление взаимодействия в пространстве нескольких (двух или более) когерентных волн, при котором имеется усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от того, в какой фазе волна оказывается в данной точке пространства.

Преломление света - явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред.

Оптическая длина пути - величина, равная произведению длины пути светового луча на показатель преломления среды.

Сущность закона преломления света. Условие максимума и минимума интерференции. Соотношение для напряженностей падающей и отраженной волны. Определение скорости уменьшения толщины пленки. Сущность оптической длины пути и оптической разности хода.

Основные физические законы и соотношения

Закон преломления света

Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред:

,                                   (1)

где α - угол падения; β - угол преломления; n - относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Условие максимума интерференции - колебания, возбуждаемые в точке двумя или несколькими волнами, будут происходить в одинаковой фазе. свет интерференция волна пленка

∆ = k * λ,                               (2)

k = 0, 1, 2, 3..

где ∆ - оптическая разность хода;

λ - длина волны.

Условие минимума интерференции- колебания, возбуждаемые в точке двумя или несколькими волнами, будут происходить в разных фазах.

∆ = ( 2k + 1 ) * λ/2,                                  (3)

k = 0, 1, 2, 3..

где ∆ - оптическая разность хода;

λ - длина волны.

Соотношение для напряженностей падающей и отраженной волны

, (4)

 - модуль вектора напряженности падающей волны;

 - модуль вектора напряженности отраженной волны.

Решение

, где

где n - показатель преломления пленки,- толщина пленки.

Условия образования двух последовательных максимумов, возникающих при толщинах d₁ и d₂ соответственно, имеют вид:

 и .

Отсюда, формулы для вычисления толщины воды в начальный и конечный момент времени имеют вид:

 и .

Скорость уменьшения толщины пленки воды находится по формуле:

V=.

Расчет

При расчетах примем  при k =1 и  при k =2.

(м)

Таблица 1. Данные для построения графика зависимости V = f (θ)

Вывод: в данной работе была определена скорость уменьшения толщины пленки. Исходя из графика было определено, что при увеличении угла падения скорость уменьшения толщины пленки жидкости уменьшается.