Einige Zweifel betrafen die Interferenz des Lichts durch den Luftkeil

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Uns wurde heute im Unterricht "Einmischung durch einen Luftkeil" beigebracht. Ich habe das Bild des Diagramms, das uns beigebracht wurde, und die zugehörigen Formeln beigefügt. Allerdings habe ich immer noch einige Zweifel an diesem Thema.

Warum berücksichtigen wir beim Luftkeil nicht die Strahlen, die vom oberen Teil der oberen Platte und vom unteren Teil der unteren Platte reflektiert werden?

Als ich diese Frage im Unterricht stellte, sagte mein Lehrer etwas in der Art von " Aufgrund dünner Platten für die beiden Wellen aus dem oberen und unteren Teil wird die Phasendifferenz π sein, aufgrund derer destruktive Interferenz stattfindet, und daher ist es besser, diese zu ignorieren. .."

Ehrlich gesagt konnte ich nicht verstehen, was mein Lehrer meinte. Warum sollten diese beiden Wellen destruktiv interferieren? Vielmehr glaube ich, dass, wenn diese beiden Wellen zusammen mit der Annahme betrachtet würden, dass die Platten sehr dünn sind, sich die beiden von den Oberflächen der oberen Platten reflektierten Wellen aufgrund des Wegunterschieds gegenseitig aufheben würden λ 2 . Und in ähnlicher Weise würden sich auch die beiden Wellen, die von beiden Oberflächen der unteren Platte reflektiert werden, gegenseitig aufheben aufgrund des Wegunterschieds von λ 2 .

Also auch nach Annahme, dass die Dicke der Platten tendenziell zunimmt 0 , sehen wir, dass sich die Wellen auch gegenseitig aufheben sollten. Ich verstehe nicht, warum es richtig ist, nur zu berücksichtigen 2 des Gespiegelten 4 Wellen und berechnen Sie für helle und dunkle Ränder.

Antworten (1)

Ihre Bedenken sind berechtigt, aber es stellt sich heraus, dass die Berücksichtigung aller Reflexionen das Ergebnis nicht wesentlich ändert.

Die Amplitude einer elektromagnetischen Welle sei mit multipliziert R 1 wenn es von der Luft von Glas reflektiert wird, und R 2 wenn es von Glas aus der Luft reflektiert wird. In ähnlicher Weise seien die übertragenen Amplituden mit multipliziert T 1 Und T 2 . Diese Zahlen können mithilfe der Fresnel-Gleichungen ermittelt werden .

Nun sind die Amplituden des elektrischen Feldes aufgrund der vier Reflexionen

  • Oberseite der oberen Platte: R 1
  • Unterseite der oberen Platte: T 1 R 2
  • Oberseite der unteren Platte: T 1 T 2 R 1 × ( Phasenfaktor )
  • Unterseite der Bodenplatte: T 1 T 2 T 1 R 2 × ( Phasenfaktor ) .

wobei die Phasenfaktoren auf das Zurücklegen der Entfernung zurückzuführen sind 2 T . (Der π Phasenfaktor von einigen der Reflexionen wird in der Definition von berücksichtigt R ich Und T ich , von denen einige negativ sind.)

Wenn wir nur die Reflexionen von den Oberseiten beider Panels einbeziehen, ist die Gesamtamplitude

R 1 + ( Phasenfaktor ) T 1 T 2 R 1
wobei der Phasenfaktor von der Größe des Luftkeils abhängt. Wenn wir nun alle vier Reflexionen einbeziehen, erhalten wir eine Gesamtamplitude von
( 1 + T 1 R 2 / R 1 ) ( R 1 + ( Phasenfaktor ) T 1 T 2 R 1 )
die bis auf eine Konstante identisch ist. Daher können wir zwei der Reflexionen ignorieren, und das Ergebnis wird im Wesentlichen dasselbe sein – die Spitzen werden an denselben Stellen sein, obwohl die Gesamtamplitude falsch sein wird.

Zusammenfassen:

  • Dein Lehrer hat beim Zeichnen der Figur einen kleinen Fehler gemacht; wir sollten nur die Reflexionen von den Oberseiten beider Keile oder den Unterseiten beider Keile berücksichtigen, nicht von einer Ober- und einer Unterseite.
  • Der Grund, warum sich die reflektierten Wellen von der Ober- und Unterseite eines Glaskeils nicht aufheben, ist folgender T 1 R 2 ≠ R 1 . Sie haben Recht, dass es destruktive Interferenzen geben wird, aber sie werden nicht vollständig aufgehoben, da ihre Amplituden nicht gleich sind.
  • Wie Sie vielleicht bemerkt haben, enthält das Problem tatsächlich unendlich viele Reflexionen. Diese modifizieren jedoch alle nur die reflektierte Amplitude um eine Konstante, sodass wir sie wieder ignorieren.
Das Interferenzmuster, das Sie sehen, ist auf die Überlagerung von Wellen zurückzuführen, die von der Unterseite der oberen Platte und der Oberseite der unteren Platte reflektiert werden. Mit diesem Aufbau wird die Oberflächenebenheit der Oberflächen untersucht. Siehe Seite 11 edmundoptics.com/document/download/396272
@Farcher Sie meinen also, dass knzhou nicht korrekt ist, wenn er / sie sagt: "Ihr Lehrer hat beim Zeichnen der Figur einen kleinen Fehler gemacht; wir sollten nur die Reflexionen von den Oberseiten beider Keile oder den Unterseiten beider Keile berücksichtigen, nicht von einem oben und einer unten." ?
@Farcher Wo steht in dem von Ihnen verlinkten Dokument geschrieben: "Das Interferenzmuster, das Sie sehen, ist auf die Überlagerung von Wellen zurückzuführen, die von der Unterseite der oberen Platte und der Oberseite der unteren Platte reflektiert werden." ? Ich konnte es nicht lokalisieren...
In dem Link, den ich den beiden zu vergleichenden Oberflächen gegeben habe, befinden sich die beiden Oberflächen, die ich in meinem vorherigen Kommentar erwähnt habe. Dasselbe gilt für eine Newtonsche Ringanordnung, bei der es wiederum der Luftkeil ist, dessen Dickenänderung das Interferenzmuster verursacht.
@Farcher Ich denke wirklich, dass Optical Flat ein speziell entwickeltes Gerät ist. Aber bei normalen Luftkeilen ist Knzhou meiner Meinung nach richtig. Wir sollten alle reflektierten Strahlen oder die Strahlen von den oberen Oberflächen beider Platten oder von den unteren Oberflächen beider Platten betrachten.
Alle Reflexionen sind vorhanden, aber die optischen Wegunterschiede zwischen der Oberseite der oberen Platte und der Unterseite der unteren Platten sind sehr viel größer als die durch den Luftkeil erzeugten, so sehr, dass sie die Kohärenzlänge des Lichts und so weiter überschreiten aus diesen Reflexionen ist keine sichtbare Interferenz ersichtlich. Ein typischer Aufbau von Keilfransen erfolgt mit Mikroskop-Objektträgern, die normalerweise ziemlich flach sind.
Einige Zweifel betrafen die Interferenz des Lichts durch den Luftkeil
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