В отличие от интерференции равного наклона интерференцию в клиновидной
пластине называют интерференцией равной толщины. Ее обычно наблюдают в
тонкой клиновидной пластине, освещенной параллельным монохроматическим
пучком света (рис. 75). В этом случае интерферируют два разных первичных
луча, например, луч А2, отраженный от второй поверхности клина, и луч
В1, отраженный от его первой поверхности. Оба луча когерентны, поскольку
исходят из одного источника света. Интерференционная картина в клине
иная, чем в плоскопараллельной пластине. Это чередующиеся параллельные
темные и светлые полосы. Каждая полоса получена лучами с одинаковой
разностью хода. Таким образом, полосы вырисовывают контуры слоев клина
равной толщины. Отсюда и название: полосы равной толщины. Светлые полосы
образуются, когда разность хода равна четному числу полуволн, а темные
полосы - нечетному числу.
Полосы равной толщины можно рассматривать невооруженным глазом. Важно
знать, где их искать. Положение поля интерференции в пространстве
зависит от угла падения света на клин. Например, если лучи падают
перпендикулярно на верхнюю поверхность клина, то интерференционная
картина находится или, как говорят, локализована на его нижней
поверхности. Когда угол падения равен углу клина, интерференционная
картина совмещена с передней поверхностью клина. Интерферировать могут
не только отраженные, но и проходящие через клин лучи. Как и в случае
полос равного наклона, интерференционные картины в отраженном и
проходящем свете взаимно дополняют друг друга.
Рис. 75. К пояснению интерференции равной
толщины: а - ход лучей в клиновидной пластине; б - полосы равной
толщины; А. В - лучи, падающие на пластину: А1, А2, В1 - лучи,
отраженные пластиной
Рис. 76. Получение колец Ньютона с помощью линзы
и плоскопараллельной пластины (а), кольца Ньютона (б)
Необходимо обратить внимание на одну существенную
деталь: расстояние между полосами тем больше, чем меньше угол клина, т.
е. чем меньше угол между интерферирующими лучами. Отсюда вытекает, что в
плоскопараллельной пластине ширина полосы становится бесконечной, и поле
освещено равномерно.
Частным случаем полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они
наблюдаются в воздушном зазоре между поверхностью линзы и плоской
поверхностью стекла (рис. 76). Воздушная прослойка между ними, подобно
клину, имеет переменную толщину. При освещении монохроматическим светом
волны отражаются от верхней и нижней границ прослойки и интерферируют. В
результате возникает следующая картина: в точке соприкосновения
появляется темное пятно, которое окружено рядом светлых и темных колец
убывающей ширины. Что изменится, если монохроматический свет заменить
белым? Очевидно, что волны разной длины будут образовывать
самостоятельные интерференционные картины со сво-
ими радиусами колец Ньютона. Эти картины, накладываясь одна на другую,
создадут своеобразное чередование оттенков, совсем не похожее на цвета
радуги. В центре картины в отраженном свете всегда видно темное пятно.
Оно соответствует точке соприкосновения линзы с пластиной, где разность
фаз для волн разной длины одинакова (равна л). В проходящем же свете
образуется как бы негативное изображение: вместо темного центрального
пятна - белое пятно, окаймленное цветными кольцами. Причем оттенки колец
являются дополняющими к отраженной картине.
Интерференционные полосы равной толщины можно наблюдать в повседневной
жизни. Например, в тонких пленках масла или нефти, плавающих на
поверхности воды, в мыльных пузырях, в тонких пленках на поверхности
отожженного металла и в пленках прозрачных старых стекол. При освещении
солнечным светом все эти тонкие пленки окажутся красиво окрашенными в
разные цвета. Это явление известно под названием цветов тонких пленок.
