Skip to main content
Вся фізика

Забарвлені плівки; кристали

Фейнманівські лекції з фізики

Вище були розглянуті деякі ефекти, що виникають при інтерференції кількох хвиль. Але можна навести низку інших прикладів, основний механізм яких занадто складний, щоб говорити про нього наразі (ми обговоримо його згодом), а поки розберемо інтерференційні явища, що виникають у цих прикладах. Наприклад, коли світло падає на поверхню середовища з показником заломлення n по нормалі до поверхні, то частина світла відбивається. Причину відбиття наразі нам було б важко зрозуміти; ми поговоримо про неї пізніше. Зараз же припустімо, що факт відбиття світла при вході та виході світла із заломлювального середовища нам уже відомий. Тоді при відбитті світла від тонкої плівки виникне сукупність двох хвиль, відбитих від передньої та задньої поверхонь плівки; за достатньо малої товщини плівки ці хвилі інтерферуватимуть, підсилюючи або послаблюючи одна одну залежно від знака різниці фаз. Наприклад, може статися, що червоне світло відбиватиметься з підсиленням, а синє світло, яке має іншу довжину хвилі,— з послабленням, так що відбитий промінь матиме яскраве червоне забарвлення. Якщо ми змінимо товщину плівки і спостерігатимемо відбиття, скажімо, у тих місцях, де плівка товща, то зможемо побачити зворотну картину, тобто червоні хвилі послаблюватимуться, а сині ні, і плівка здаватиметься синьою, або зеленою, або жовтою, загалом будь-якого кольору. Таким чином, ми бачимо тонку плівку забарвленою, а якщо дивитимемося на неї під іншим кутом, то забарвлення буде іншим, оскільки час проходження світла крізь плівку змінюється зі зміною кута зору. Так стає зрозумілою причина виникнення складної кольорової гами на плівках нафти, мильних бульбашках і в багатьох інших подібних випадках. Суть явища всюди одна — додавання хвиль із різними фазами. Відзначимо ще одне важливе застосування дифракції. Візьмемо дифракційну ґратку і спроектуємо її зображення на екран. Для монохроматичного світла у певних місцях екрана виникнуть максимуми — основні та вищих порядків. За розташуванням максимумів і довжиною хвилі можна знайти відстань між лініями ґратки. А за відношенням інтенсивностей різних максимумів можна знайти форму штрихів ґратки і розрізнити пилкоподібну, прямолінійну та різні інші форми, навіть не дивлячись на ґратку. Цей принцип слугує для визначення положення атомів у кристалі. Єдина складність полягає в тому, що кристал тривимірний; він являє собою періодичну тривимірну ґратку, складену з атомів. Ми не можемо використати тут видиме світло, тому що довжина хвилі джерела повинна бути меншою за відстань між атомами, інакше жодного ефекту не буде; отже, потрібно взяти випромінювання з дуже малими довжинами хвиль, тобто рентгенівські промені. Отже, освітлюючи кристал рентгенівськими променями і знайшовши інтенсивності максимумів різного порядку, можна визначити розташування атомів у кристалі, навіть не маючи змоги побачити все це власними очима! Саме таким шляхом було знайдено розташування атомів у різних речовинах. У розд. 1 ми навели кілька схем, що показують розміщення атомів у кристалі солі та низці інших речовин. Ми ще повернемося до цього питання надалі й обговоримо його докладно, а поки не будемо займатися цією найцікавішою проблемою.