尼康顯微鏡,偏振光的干擾

2020-09-04 09:53:53

在顯微鏡的圖像的形成依賴于兩個(gè)關(guān)鍵的光學(xué)現(xiàn)象:衍射和干涉之間復(fù)雜的相互作用。 的標(biāo)本的光通過散射和衍射成微小的細(xì)節(jié)和功能存在于試樣中的發(fā)散波的。 由試樣散射的光的發(fā)散被捕獲的目標(biāo)和聚焦到中間圖像平面,其中疊加的光波通過的過程中, 干擾重組或求和,以產(chǎn)生一個(gè)放大的圖像的標(biāo)本。

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發(fā)生的衍射和干涉的表面上密切的關(guān)系,因?yàn)樗鼈儗?shí)際上是表現(xiàn)為相同的物理過程,并產(chǎn)生表面上是相互影響的。 我們大多數(shù)人觀察到某種類型的光學(xué)干涉幾乎每天都有,但通常沒有意識(shí)到事件背后常常千變?nèi)f化的色彩顯示時(shí)產(chǎn)生的互相干擾光波在玩。 干擾的*好的例子之一的是,證明了從油浮在水面上的膜反射的光。 另一個(gè)例子是一個(gè)肥皂泡(如圖1所示),這反映了靚麗的色彩頻譜時(shí),由天然或人造光源照亮的薄膜。

在一個(gè)肥皂泡的顏色的動(dòng)態(tài)的相互作用來源于同時(shí)反射的光的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面的極其薄的肥皂膜。 非常接近的兩個(gè)表面(相隔只有幾微米),并從內(nèi)表面反射的光干擾和相消的外表面反射的光。 干擾的影響被觀察到,因?yàn)闅馀莸膬?nèi)表面反射的光必須移動(dòng)的外表面反射的光比,和皂膜厚度的變化,產(chǎn)生光波必須前往到達(dá)我們的眼睛的距離相應(yīng)地有所不同。

當(dāng)從皂膜重組的內(nèi)表面和外表面的反射波,它們將互相干擾,或者刪除或加強(qiáng)破壞性或建設(shè)性的干擾(圖2中所示)的一部分的波長的白色光由。 其結(jié)果是令人眼花繚亂的顯示顏色,似乎不停地轉(zhuǎn)動(dòng),因?yàn)樗呐菽蛎浐褪湛s風(fēng)電流沿表面。 只需轉(zhuǎn)動(dòng)肥皂泡,或移動(dòng)靠近或遠(yuǎn)離,導(dǎo)致顏色改變,甚至完全消失。 如果額外的行駛距離從內(nèi)表面反射的光波的波長相差的外表面彈跳正好等于,則光波將重組建設(shè)性地形成鮮艷的色彩。 波與對(duì)方的步驟,即使是由一些波長的小數(shù)部分的區(qū)域,破壞性干擾效應(yīng)將開始發(fā)生,衰減或取消的反射光(和顏色)。

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音樂,電影和電腦愛好者的干擾現(xiàn)象也暴露了他們每次裝入一個(gè)緊湊的音頻播放器或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的磁盤插入。 緊湊型或數(shù)字視盤緊密排列的螺旋軌道上包含了一系列的土地利用編碼的音頻和/或視頻序列包含在磁盤上的數(shù)字檔案。 這些軌道非常接近的間距模仿*細(xì)線衍射光柵產(chǎn)生壯觀的彩虹般的色彩效果,普通的白色光從表面反射時(shí)。 肥皂泡一樣,顏色來自彈跳從鄰近的磁盤上的磁道的反射光的波之間的干擾。

干擾是負(fù)責(zé)顯示的蜂鳥,各種美輪美奐的蝴蝶甲蟲和其他昆蟲的翅膀蒙上了一層金屬光澤,和幾個(gè)物種往往燦爛的虹彩著色。 例如,鉆石甲蟲的翅膀覆蓋一個(gè)微小的縱橫交錯(cuò)的衍射光柵具有約2000每英寸線。 從甲殼蟲的翅膀反射的白色光產(chǎn)生的干涉圖案源自一個(gè)緊湊的磁盤表面的一個(gè)***的頻譜顯示。 龜甲蟲,其中有多個(gè)幾丁質(zhì)層組成的右翼外殼,使他們?cè)诜瓷涔夂绮蕜?chuàng)建了類似的效果。 有趣的是,這種昆蟲可以改變薄膜的水分含量,以產(chǎn)生厚度的變化,改變從金紅銅的主要反射干涉色。

另一個(gè)引人注目的例子自然發(fā)生的干擾, 形態(tài)didius的蝴蝶在亞馬遜雨林中茁壯成長呈現(xiàn)出虹彩看到在昆蟲世界*美麗的形式之一。 激烈的藍(lán)翼的顏色是固定去鱗分層蝴蝶的翅膀顏色生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的后果。 每個(gè)規(guī)模是由兩個(gè)片狀的,非常薄的薄片,上部和下部,與垂直桿分開的空隙隔開。 片狀支持一個(gè)更小的網(wǎng)絡(luò),圣誕樹形脊板或分支機(jī)構(gòu)從中央秸稈橫向伸出。 薄層的幾丁質(zhì)的分離距離等于到二分之一波長的藍(lán)色光通過空氣空間的脊產(chǎn)生的模擬矩形板的一個(gè)自然的衍射光柵。 的脊演變與反射板進(jìn)行和相消干涉的光波在正確的時(shí)間間隔的間隔。 其結(jié)果是一個(gè)深藍(lán)色閃光的顏色,幾乎覆蓋了整個(gè)機(jī)翼結(jié)構(gòu),雖然沒有藍(lán)色的光線實(shí)際上是反映從翅膀上的鱗片。

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切合干擾的經(jīng)典方法包括描繪圖形重組的兩個(gè)或兩個(gè)以上的振幅,波長和相對(duì)相移的曲線圖中的正弦光波的介紹(參見圖4)。 實(shí)際上,當(dāng)兩個(gè)波相加,所產(chǎn)生的波的振幅值,或者是通過建設(shè)性的干擾增加,或通過相消干涉減弱。 為了說明效果,考慮一個(gè)對(duì)光波的協(xié)調(diào)性,從相同的源(具有相同的相位關(guān)系),一起旅行平行(圖4中的左手側(cè))提出了關(guān)于。

如果從每個(gè)波的電場矢量(垂直于傳播方向)所產(chǎn)生的振動(dòng)是相互平行的(實(shí)際上,在同一平面上振動(dòng)向量),然后可結(jié)合的光波,并進(jìn)行干擾。 如果向量不位于在同一平面上,并在90度和180度之間的角度相對(duì)于彼此在一些振動(dòng),則波不會(huì)彼此干擾。 圖4中示出的光的波都被認(rèn)為是有振動(dòng)電場矢量在平面中的頁面。 此外,所有的波的波長相同,是相干的,但相對(duì)于振幅變化。 圖4的右手側(cè)上的波浪相對(duì)于彼此具有180度的相位移。

假設(shè)所有符合上面列出的標(biāo)準(zhǔn),那么波可能會(huì)干擾建設(shè)性或破壞性產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果波,增加或減少的幅度。 如果在波峰的一個(gè)配合的其他的波峰,波的振幅從原來的兩個(gè)波的幅度決定的算術(shù)總和。 例如,如果這兩個(gè)波的振幅相等時(shí),得到的振幅加倍。 在圖4中,光波A可以建設(shè)性干涉光的B浪,因?yàn)閮蓚€(gè)相干波在同一階段,不同的只是在相對(duì) 振幅。 記住,光強(qiáng)度幅值的平方成正比。 因此,如果振幅增加一倍,強(qiáng)度四倍。 這種添加劑的干擾被稱為建設(shè)性的干擾,導(dǎo)致了新一波的幅度增加。

如果一個(gè)波的波峰與其他波的波谷(有效波是180度,或半個(gè)波長,彼此同相,滿分)相吻合,所得到的振幅降低,或什至可以完全取消,右側(cè)圖4所示的A浪和C浪。 這就是所謂的破壞性干擾 ,并且通常會(huì)導(dǎo)致下降的幅度(或強(qiáng)度)。 在情況下的幅度是相等的,但180度的相位差,波消除對(duì)方出示的色彩,完全缺乏或完全黑暗。 圖4中提出的所有的實(shí)施例描繪在相同方向傳播的波,但在許多情況下,在不同的方向行進(jìn)的光波可以簡要地滿足,并進(jìn)行干擾。后浪已經(jīng)過去了對(duì)方,但是,他們將恢復(fù)其原來的課程,具有相同的振幅,波長和相位它們之前會(huì)議。

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現(xiàn)實(shí)世界中的干擾現(xiàn)象并未明確定義為圖4中所示的簡單情況。 例如,大范圍的色彩表現(xiàn)出的一個(gè)肥皂泡的查詢結(jié)果從兩個(gè)長和相消干涉,在不同的振幅,波長和相對(duì)相位移的光波。 具有大致相等的振幅波,但具有不同的波長和相位,可以產(chǎn)生一個(gè)寬譜得到的顏色和振幅的組合。 此外,當(dāng)兩個(gè)波的幅值相等而波長是180度(半波長)的淘汰與對(duì)方滿足時(shí),他們不實(shí)際破壞,在圖4中建議的。 所有這些波的光子能量存在于必須以某種方式收回或重新分配一個(gè)新的方向,根據(jù)能量守恒的規(guī)律(光子是不能夠自我毀滅)。 相反,在會(huì)議中,光子被重新分配的區(qū)域,允許建設(shè)性的干擾,所以應(yīng)被視為光波和光子能量的再分配,而不是自發(fā)的建設(shè)或破壞的光的效果。 因此,簡單的圖表,例如,在圖4中示出了一個(gè),只應(yīng)被視為與在一個(gè)特定的方向行進(jìn)的光能量的計(jì)算工具,幫助。

托馬斯·楊的雙縫實(shí)驗(yàn)

在早期物理學(xué)的先驅(qū)者之一,是一個(gè)19世紀(jì)的英國科學(xué)家托馬斯·楊,令人信服地證明了波浪狀的字符通光干擾的現(xiàn)象,采用衍射技術(shù)。 年輕的實(shí)驗(yàn)提供了相反的證據(jù)科普的時(shí)期,認(rèn)為這是基于牛頓的微粒(粒子)理論,光的性質(zhì)。 此外,他還負(fù)責(zé)結(jié)論由不同顏色的光具有不同長度的波,和從三基色:紅,綠,和藍(lán)色的不同數(shù)量的光混合在一起,任何顏色都可以通過以下方式獲得。

在1801年,楊進(jìn)行了古典和經(jīng)常被引用的雙縫實(shí)驗(yàn)提供了重要的證據(jù)表明,可見光具有波浪狀的特性。 他的實(shí)驗(yàn)是基于假設(shè),如果光線是波浪狀的性質(zhì),那么它應(yīng)該的行為方式類似于在一個(gè)池塘的水波紋或波浪。 兩個(gè)對(duì)立的水波見面時(shí),他們應(yīng)該在一個(gè)特定的方式來加強(qiáng)或破壞對(duì)方反應(yīng)。 如果兩個(gè)波的的步驟(波峰滿足),那么他們就應(yīng)該相結(jié)合,使一個(gè)更大的浪潮。 與此相反,當(dāng)兩個(gè)波滿足步驟(一個(gè)波峰符合另一個(gè)槽),波浪應(yīng)該取消,并產(chǎn)生在該區(qū)域中的平坦的表面上。

為了檢驗(yàn)他的假設(shè),年輕人想出了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)。 利用太陽光衍射半相干照明源,通過一個(gè)小的縫隙,他預(yù)計(jì)到另一個(gè)屏幕,其中包含兩個(gè)并排放置的縫隙散發(fā)出的光線從縫隙。 光通過狹縫,然后下降到第三個(gè)畫面(檢測器)。 年輕觀察,當(dāng)狹縫很大,間隔相距甚遠(yuǎn),并關(guān)閉檢測屏幕,然后在屏幕上形成兩個(gè)重疊補(bǔ)丁的光。 然而,當(dāng)他降低狹縫的大小緊密聯(lián)系起來,并給他們帶來了,光通過狹縫和到屏幕上產(chǎn)生不同的顏色帶串行順序分離暗區(qū)。 青年創(chuàng)造了這個(gè)詞來形容樂隊(duì)的干涉條紋,并意識(shí)到這些彩色帶也只能產(chǎn)生光像波。

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圖5中所示的雙縫實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)置。 來自陽光的紅色過濾光線首先通過狹縫,實(shí)現(xiàn)了半相干態(tài)。 排出的*狹縫的光波,然后入射在第二阻擋位置接近的一對(duì)狹縫。 探測器屏幕背后的狹縫放置在該地區(qū)已通過雙狹縫捕捉光線重疊,并在屏幕上明亮的紅色和暗干擾頻段的格局變得可見。 此類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是從兩個(gè)狹縫在屏障處衍射的光的相互連貫性。 雖然楊實(shí)現(xiàn)通過陽光從*狹縫衍射的一致性,任何信號(hào)源的相干光(如激光),可以被取代的單狹縫的光通過。

影響雙狹縫的光被分成了兩個(gè)新的波陣面是**的步驟與對(duì)方相干波前。 從每個(gè)狹縫的光波必須移動(dòng)的距離相等,以達(dá)到圖5中所示的畫面上的A 點(diǎn) ,要達(dá)到這一點(diǎn),仍然在步驟或具有相同的相位位移。 由于兩波到達(dá)點(diǎn)à具有建設(shè)性干涉的必要規(guī)定,還應(yīng)該加上在一起,產(chǎn)生一個(gè)明亮的紅色屏幕上的干涉條紋。

與此相反,也被定位在屏幕上的B點(diǎn)等距離的兩個(gè)狹縫的,所以光必須移動(dòng)更大的距離從一個(gè)狹縫,比從其他到達(dá)B點(diǎn)。 從狹縫發(fā)出的波接近到B點(diǎn)(例如狹縫和圖5的左手側(cè)上的B點(diǎn))不具有據(jù)前往到達(dá)其 目的地,并從狹縫傳播的波。 其結(jié)果是,從*近的狹縫波應(yīng)該稍微*前波到達(dá)點(diǎn) B處從*遠(yuǎn)的狹縫。 因?yàn)檫@些波將不會(huì)到達(dá)B點(diǎn)處的相位(或在彼此的步驟),它們將經(jīng)受相消干涉,以產(chǎn)生一個(gè)在屏幕上的暗部區(qū)域( 干涉條紋 )。 干涉條紋圖案并不局限于具有雙縫配置的實(shí)驗(yàn),但可以通過任何情況下,在光分裂成波,可以取消或加在一起的結(jié)果。

年輕的實(shí)驗(yàn)的成功有力地證明贊成波浪理論,但并沒有立即接受他的同齡人。 該事件在背后如肥皂氣泡和牛頓環(huán)(將在下面討論)中觀察到的顏色的彩虹現(xiàn)象,雖然解釋了這項(xiàng)工作,是不是那些誰堅(jiān)定地認(rèn)為,光傳播的粒子流的科學(xué)家立即明顯。 其他類型的實(shí)驗(yàn)以后被設(shè)計(jì)并進(jìn)行演示的波浪狀的性質(zhì)的光的干涉效應(yīng)。 *值得注意的是勞埃德·漢弗萊,單鏡實(shí)驗(yàn)和雙鏡和奧古斯丁菲涅爾雙棱鏡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單軸雙折射晶體的偏振光。 菲涅耳的結(jié)論,與具有相同的偏振方向的光束,偏振光束之間的干擾,只能獲得。 效果,具有其振動(dòng)方向的偏振光波面向彼此平行地相結(jié)合,產(chǎn)生的干擾,而垂直于不干擾。

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艾薩克·牛頓爵士,**的十七世紀(jì)英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家,研究干擾現(xiàn)象的首批科學(xué)家之一。 他很好奇如何產(chǎn)生肥皂泡的表面上絢麗奪目的色彩,尤其是考慮氣泡組成的無色液體肥皂溶液。 牛頓正確地推測,可能是由于氣泡的內(nèi)表面和外表面接近的接近度,顏色和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì),以模仿所觀察到的彩色花樣。 牛頓在他的著 名的牛頓 環(huán)的實(shí)驗(yàn)中(參見圖6)中,放置一個(gè)具有平坦的玻璃板的曲率半徑大的凸?fàn)钔哥R,并通過共同持有透鏡和玻璃板的一個(gè)黃銅幀施加壓力,但仍然由一個(gè)非常薄的分離空隙充滿了空氣,并具有相同的尺寸,可見光。 當(dāng)他觀看了板反射陽光,他觀察到一系列的同心帶淺色和深色區(qū)域。

循序漸進(jìn)驚訝牛頓環(huán)。 中心附近的接觸點(diǎn),環(huán)較大,并已下令開始用黑色的彩色圖案,然后逐步通過淡淡的藍(lán)色,白色,橙色,紅色,紫色,藍(lán)色,綠色和黃色。 頻帶有更大的強(qiáng)度和厚度的中心,更薄的增長,因?yàn)樗鼈兿蛲膺M(jìn)展,*后黃銅幀邊緣處的聲音。 牛頓還發(fā)現(xiàn),如果他與紅光照亮了玻璃,顏色改變,產(chǎn)生交替的紅色和黑色的線條。 以類似的方式,產(chǎn)生藍(lán)色光的藍(lán)色和黑色的環(huán),而產(chǎn)生綠色光的綠色和黑色的環(huán)。 此外,牛頓環(huán)之間的間距取決于顏色。 藍(lán)環(huán)比綠環(huán),這是緊密聯(lián)系起來比紅五環(huán)(相同的效果,將觀察到的干涉條紋間距的雙縫實(shí)驗(yàn),如果采用不同的彩色濾光片)緊密聯(lián)系在一起。

牛頓確認(rèn),環(huán)表明存在某種程度的周期性,但在實(shí)驗(yàn)結(jié)果感到困惑。 事實(shí)上,形成環(huán)的物理基礎(chǔ)忍受了75年后,牛頓的死亡成了一個(gè)謎。 它不是直到楊進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn),科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到的反射光從頂面和底面的玻璃變得疊加或組合,并產(chǎn)生干擾模式,顯示為色環(huán)。 今天,這個(gè)原則經(jīng)常使用由透鏡制造商測試大的拋光表面的均勻性。

當(dāng)他們提出一個(gè)統(tǒng)一的背景,干擾分布條紋(如楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)或牛頓環(huán)裝置中所觀察到的)不同的強(qiáng)度。 的強(qiáng)度的可見度(V)是由Albert邁克爾遜,二十世紀(jì)早期物理學(xué)家,定義的邊緣的強(qiáng)度除以它們的和的*大值和*小值之間的差異:

其中I(max)表示測得的*大強(qiáng)度,I(min)是對(duì)應(yīng)的*小強(qiáng)度。 在此公式中,理想化的邊緣強(qiáng)度始終是零和一之間,然而在實(shí)踐中條紋的可見度是取決于幾何設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),并利用光譜范圍。

干擾濾波器

熒光顯微鏡,采用經(jīng)典的廣角觀察單獨(dú)或結(jié)合激光掃描共聚焦和多技術(shù)的爆炸性的興趣,導(dǎo)致了新的過濾技術(shù)的快速發(fā)展,旨在使顯微鏡選擇性地激發(fā)熒光基團(tuán),并觀察他們的二次熒光*低背景噪音。 對(duì)于這些應(yīng)用,具有多個(gè)電介質(zhì)材料的薄涂層的過濾器,通常被稱為干涉濾光片 ,成為給出用于波長選擇的機(jī)制。

在一般情況下,干涉濾光片構(gòu)成的面狀的光學(xué)玻璃,涂有介電材料的層,也可以二分之一或四分之一波長厚,通過選擇性地阻塞和/或增強(qiáng)特定波長頻帶的傳輸通過結(jié)合作用的長和相消干擾(圖7中所示)。 該過濾器的設(shè)計(jì),發(fā)送一個(gè)有限的范圍內(nèi)的波長,通過發(fā)射和反射的光波之間的干涉增強(qiáng)。 不選擇過濾器的波長不互為因果,破壞性干擾或反射從過濾器除去。

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干擾過濾器普遍采用的電介質(zhì)材料是不導(dǎo)電的金屬鹽類和真正的金屬,具有特定的折射率值。鹽,如硫化鋅,氟化鋁鈉,鎂和氟化鎂,以及金屬如鋁,此類型的過濾器的設(shè)計(jì)和構(gòu)建的材料給出幾個(gè)。 干涉濾光器,很像在虹彩昆蟲或上面討論的肥皂薄膜的薄的幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu),依賴于存在不同折射率的兩個(gè)非常薄的電介質(zhì)材料之間的界面處的反射,透射和促進(jìn)入射光之間的干擾的物理性質(zhì)波。 波長的選擇取決于用于構(gòu)建篩選薄層涂料的介電層厚度和折射率。

干涉濾光器上的涂料制造單位稱為空腔 ,每個(gè)空腔含有4或5個(gè)交替層的分離介質(zhì)的鹽,由間隔層從其他空腔。 型腔數(shù)目決定了整體的精度的波長選擇。 增加腔,例如,目前的高性能過濾器具有至多10-15腔能產(chǎn)生單一波長的帶寬的數(shù)量可以顯著地提高了過濾器的性能和波長選擇。 刺激這些非常有選擇性的過濾器在追求新的熒光染料的研究,極大地推動(dòng)了搜索流行的具有生物活性的綠色熒光蛋白(GFP)的基因突變的變種。

干擾產(chǎn)生的全息

20世紀(jì)40年代中后期,由Dennis Gabor的干擾全息圖的原則和背后的理論概述,但他缺乏成熟的相干激光源要產(chǎn)生這些偽三維圖像。 激光器的出現(xiàn)在現(xiàn)場,于1960年,兩年后,密歇根畢業(yè)的學(xué)生法學(xué)Upatnieks和埃米特利斯大學(xué)成功生產(chǎn)*全息圖。 全息圖是基本上均采用兩套相干光波的照相記錄。 一組波被反射到照相膠片的成像(類似于傳統(tǒng)攝影中使用的機(jī)制)的對(duì)象,不反射,或通過,該對(duì)象的情況下,而另一組波到達(dá)上面的膜。 當(dāng)兩套激光波終于滿足上面的膜平面,它們會(huì)產(chǎn)生干涉圖案(條紋)的記錄,可作為三維圖像。

在反射全息圖,一個(gè)參考對(duì)象的照射激光束(通常是一個(gè)氦氖激光器采用該占空比的)反射到從相對(duì)的兩側(cè)的厚膜。 這些光束干涉產(chǎn)生亮區(qū)和暗區(qū),相互作用,從而產(chǎn)生三維圖像出現(xiàn)。反射全息圖,發(fā)現(xiàn)越來越多的應(yīng)用,如駕駛執(zhí)照,*********,和識(shí)別徽章的身份標(biāo)記,以防止偽造。 通常情況下,它們顯示的標(biāo)志,識(shí)別號(hào)碼,或特定的圖象,使用激光光的三基色的彩色圖像。 每個(gè)激光器產(chǎn)生一個(gè)*的干涉圖案,圖案加在一起以形成*終的圖像。 因?yàn)樗麄儙缀跏遣豢赡軓?fù)制的,是有價(jià)值的反射全息圖的安全設(shè)備。

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透射全息圖使用的給定值和對(duì)象的照明光束在同一側(cè)的薄膜,以產(chǎn)生類似的效果,即從反射全息圖(圖8)中的一項(xiàng)。 激光波的一組是用來照亮被成像的對(duì)象,它反映的波和散射在類似的方式與普通照明。 此外,偏振的參考激光束施加在全息膜平面平行的方向上。 散(反射)的光波同時(shí)到達(dá)膠片乳劑,在那里他們與參考波干擾條紋創(chuàng)造的形象。 透射全息圖有許多應(yīng)用,但*有趣的是抬頭顯示飛行員使用。 在傳統(tǒng)的飛機(jī)駕駛艙,飛行員必須不斷地轉(zhuǎn)移他的注意力之間的窗口和控制面板。 一個(gè)三維的飛機(jī)控制透射全息圖與全息顯示,反映到一個(gè)磁盤上的位置靠近駕駛員的眼睛,使飛行員可以瀏覽的控制和地平線同時(shí)。

結(jié)論

此外肥皂泡,美麗的彩虹色的昆蟲,和上面所討論的許多其他例子,可見光干擾的現(xiàn)象在自然界發(fā)生的頻率很高,在各種各樣的應(yīng)用中往往是利用人的優(yōu)勢(shì)。 例如,彩虹般的顏色光譜上觀察到里面的鮑魚殼(圖9)是由一個(gè)堅(jiān)硬的礦物稱為珍珠層珍珠母貝層非常薄。 從連續(xù)層反射的光發(fā)生干涉,以產(chǎn)生類似的方式從幾丁質(zhì)的多個(gè)層上觀察到一些甲蟲的昆蟲的外骨骼中的色彩的顯示。 以同樣的方式,銀色的鱗片上一些魚類產(chǎn)生由于多層不同厚度的彩色干涉圖樣。

孔雀羽毛的虹彩眼睛是另一個(gè)例子的行動(dòng)中的干擾(圖9)。 微小的桿狀結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)黑色素被安排在一種有序的方式,從不同角度觀察時(shí),產(chǎn)生**的干涉色。 在礦物世界中,虹彩蛋白石組成的微觀硅酸鹽球堆放在常規(guī)圖層。 每個(gè)球反射入射光的反射光從相鄰領(lǐng)域產(chǎn)生的顏色的石頭變成一個(gè)精致的陣列干擾。

奧林巴斯顯微鏡

干擾效應(yīng)的顯著的和非常有用的應(yīng)用是精密激光儀器在很長的距離的測量結(jié)果。 可以用來測量非常小的距離,在一個(gè)范圍內(nèi)的許多英里,一個(gè)任務(wù)是通過分裂的激光束,并從彼此非??拷南噜彵砻娣瓷浠氐募す庀到y(tǒng)。 當(dāng)重新將分離的激光束,所產(chǎn)生的干涉條紋的分析將產(chǎn)生顯著的兩個(gè)表面之間的距離的精確計(jì)算。 這一技術(shù)也被普遍使用的激光制導(dǎo)系統(tǒng)來控制飛行軌跡的載人和無人飛機(jī),火箭和******。

干擾也發(fā)生在其他媒體,如聲波(空氣中)和一個(gè)站在水池的水波紋或波浪誘導(dǎo)。 一個(gè)非常簡潔,易于干涉實(shí)驗(yàn)可以在家里進(jìn)行,水槽裝滿水的使用和兩個(gè)大理石。 首先,讓水變得非常靜止,然后同時(shí)下降彈珠入水(相隔約10-14英寸),從大約一英尺的高度。 正如光波,兩個(gè)彈珠會(huì)誘發(fā)一系列的海浪在水中,在各個(gè)方向發(fā)出。 彈珠進(jìn)入水*終會(huì)發(fā)生碰撞的點(diǎn)之間的區(qū)域中形成的波。 碰撞一步,他們將建設(shè)性地加在一起,做出更大的浪潮,并在那里他們碰撞出的步驟破壞性,他們將相互抵消。

干擾工作在許多方面影響的事情,我們?cè)谖覀兊娜粘I钪锌吹健?/span> 所以經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象往往被忽視,并視為理所當(dāng)然的光波之間的相互作用是非常接近的。 然而,從重大貢獻(xiàn),物理圖像形成和無數(shù)聳人聽聞的昆蟲偽裝,光暈和日冕大氣中的美麗的彩色圖案,顏色光波的干擾,有助于使我們周圍的世界。

Visibility (V) = (I(max) - I(min))/(I(max) + I(min))