¿Cómo se observan los patrones de interferencia de película delgada?
FísicaEsBelleza
Me cuesta mucho estudiar óptica. Mi principal dificultad es cómo se forman las imágenes.
En la Introducción a la óptica de Pedrotti, muestra un diagrama de este experimento:
De acuerdo con el diagrama, todos los rayos de luz aquí son paralelos. Creo que entiendo el fenómeno de interferencia que está pasando aquí, sin embargo, no entiendo cómo se observa este fenómeno. El diagrama muestra un microscopio reuniendo todos estos rayos de luz paralelos. Según tengo entendido, estos rayos de luz emergen paralelos entre sí al otro lado del microscopio. Un ojo enfocaría estos rayos paralelos en un solo punto de su retina. Es decir, el observador ve un punto de luz, dejando fuera la posibilidad de observar el patrón de interferencia.
Puedo imaginar que si coloca una superficie opaca en lugar del microscopio, el patrón se vuelve visible, pero no se menciona en ninguna parte cómo se han obtenido imágenes de los patrones de interferencia usando un microscopio.
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De acuerdo con la respuesta de Farcher, para obtener el patrón de interferencia que se ve más adelante en el libro (usando la configuración en el diagrama), el espejo virtual debe estar inclinado. Dibujé un diagrama siguiendo la trayectoria de algunos rayos de luz provenientes de una sola fuente de luz S y concluí que después de la división los rayos se interceptan en algún punto X. Si el rayo de luz incidente apunta a la derecha de la fuente, X está por encima de M' , de lo contrario, es abajo.
Sin embargo, Farcher también notó que hay múltiples fuentes de luz. Así que decidí simular la propagación de la luz desde múltiples fuentes usando el módulo de geometría de numpy. El resultado fue este gráfico.
Los puntos sobre la línea y=10 son una muestra del conjunto de fuentes de luz. La línea inclinada es el espejo virtual M'. Cada fuente de luz dibuja una línea curva, por el método ilustrado en mi diagrama. Aquí, una línea curva es el conjunto de todas las X que 'genera' una fuente de luz dada.
Tengo entendido que estos puntos están actuando como objetos, el microscopio toma sus rayos y los enfoca, formando una imagen real donde la interferencia ocurre una vez más.
Todavía no puedo establecer la conexión entre todo esto y el patrón de interferencia que mostró Farcher en su respuesta.
Respuestas (2)
granjero
El diagrama en el libro es un esquema para mostrar las trayectorias generales de los rayos.
La siguiente fotografía del libro ilustra el tipo de franjas que se pueden observar con una configuración de este tipo con .
Estas imágenes se denominan franjas en cuña y se forman si la imagen virtual del espejo en el diagrama que está etiquetado no es paralela a las superficies de y en el diagrama
Entonces, una sección podría, con un ángulo de inclinación muy exagerado, verse así.
(Tenga en cuenta que hay muchos diagramas mejores en su libro de texto).
Las franjas que se observan son franjas de igual espesor entre
y la parte superior de
o
.
Son equivalentes a las curvas de nivel.
rayo entrante
se refleja "parcialmente" en
en
como rayo
.
ese rayo
también continúa golpeando la parte superior de
en
donde se refleja como un rayo
.
rayos
y
luego son recolectados por la lente objetivo del microscopio.
Lo que es evidente de mi diagrama es que esos dos rayos,
y
, no son paralelos y, por lo tanto, para producir interferencia, esos dos rayos deben superponerse, que es el propósito de la disposición óptica del microscopio.
En principio el ojo puede hacer esta superposición pero la ventaja del microscopio es que también ampliará la imagen de las franjas cuya separación será pequeña.
Para observar las franjas, el microscopio se enfoca en la vecindad de
y el ocular del microscopio forma una imagen "final" en el infinito.
Se dice que las franjas están localizadas en la región de la cuña, es decir, esta es la región donde debe enfocarse un instrumento de detección, microscopio, ojo, etc., para observar las franjas.
La luz que sale del ocular puede entrar en la lente de una cámara donde la luz entrante se enfoca en el detector fotosensible para producir una imagen real de las franjas o la luz puede entrar en el ojo y se forma una imagen real en la retina de el ojo.
Si ha estudiado las franjas en cuña y los anillos de Newton, el microscopio que se utiliza para observar las franjas también se enfoca en la región de la cuña.
Agnius Vasiliauskas
La imagen vale más que mil palabras:
Por cierto, los diferentes colores aquí NO representan diferentes longitudes de onda, solo diferentes rayos de luz.
FísicaEsBelleza
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