Номер 3, страница 85 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Почему для получения интерференционной картины в пленках они должны быть тонкими?

3. Интерференционная картина в пленках возникает в результате сложения (интерференции) двух световых волн: одной, отраженной от верхней поверхности пленки, и второй, прошедшей внутрь пленки, отраженной от ее нижней поверхности и вышедшей обратно наружу.

Для того чтобы наблюдалась устойчивая интерференционная картина (чередование светлых и темных или цветных полос), необходимо, чтобы эти две волны были когерентными. Когерентность означает, что разность фаз между волнами в любой точке пространства остается постоянной во времени.

Обе интерферирующие волны создаются из одной и той же исходной волны, падающей на пленку, что обеспечивает их изначальную когерентность. Однако, вторая волна проходит дополнительный путь внутри пленки. Оптическая разность хода между этими двумя волнами приближенно равна $ \Delta = 2nd $, где $ n $ – показатель преломления пленки, а $ d $ – ее толщина (для света, падающего почти перпендикулярно).

Реальные источники света (например, солнечный свет или свет от лампы) не являются строго монохроматическими. Они испускают свет в определенном диапазоне длин волн, и их когерентность ограничена. Существует понятие длины когерентности – это максимальная разность хода, при которой волны еще сохраняют способность к интерференции. Для обычного белого света длина когерентности очень мала (порядка нескольких микрометров).

Если пленка будет толстой, то оптическая разность хода $ \Delta = 2nd $ окажется очень большой. Она превысит длину когерентности источника света. В этом случае когерентность между волной, отраженной от верхней поверхности, и волной, отраженной от нижней, будет нарушена. Фазовое соотношение между ними станет случайным, и они, складываясь, дадут просто равномерное освещение без видимых интерференционных полос.

Таким образом, чтобы оптическая разность хода не превышала длину когерентности и можно было наблюдать интерференцию, толщина пленки $ d $ должна быть очень малой, сопоставимой с длиной волны света.

Ответ: Пленки должны быть тонкими, чтобы разность хода между лучами, отраженными от верхней и нижней поверхностей, была меньше длины когерентности используемого света. Если пленка толстая, разность хода становится слишком большой, когерентность между лучами теряется, и устойчивая интерференционная картина не образуется.