Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
точностью (порядка длины волны и меньше) наличие шероховатостей
поверхности, делает возможным ее применение для исследования качества
полировки поверхностей.
Схема установки, с помощью которой исследуется гладкость поверхности,
дана на рис. 5.10. Эталонная пластинка А'В', поверхность которой является
достаточно гладкой (размеры углублений и выступов не превышают 1/20 длины
волны), положена на исследуемую пластинку АВ. Между эталонной и
исследуемой пластинками существует воздушный зазор, профиль и размеры
которого определяют степень и характер отклонения исследуемой поверхности
от эталонной. Если направить на этот воздушный зазор пучок света, то
лучи, отраженные от нижней и верхней поверхностей, дадут соответствующую
интерференционную картину.
Конкретно: свет от источника S, расположенного в фокусе линзы Л,
направляется на поверхность полупрозрачной пластинки СС. Отраженный от
этой пластинки световой пучок через линзу Л направляется на поверхность
воздушного зазора. Отраженные лучи, налагаясь, дают на экране F,
расположенном в фокальной плоскости линзы, интерференционную картину.
Если исследуемая поверхность такая же гладкая, как и поверхность эталона,
то в зависимости от относительного положения этих пластин будет
наблюдаться интерференция полос равного наклона
104
или равной толщины. Если же поверхность шероховатая, то интерференционные
полосы в соответствующих местах будут искривлены (рис, 5.11). По величине
искривлений можно судить о размерах выступов и углублений на поверхности
исследуемой пластинки. Точность контроля качества поверхностей можно
повысить, используя многолучевую интерференцию от воздушной прослойки.
Для этого необходимо посеребрить поверхность испытуемой пластинки
и эталонного стекла. Благодаря многократному отражению возникнут более
узкие и резкие интерференционные полосы, которые могут повысить точность
на порядок, т. е. до тысячной доли микрона.
Определение малых углов между поверхностями прозрачных тел. Пусть имеем
прозрачное тело ABDC, поверхности АВ и CD которого (рис. 5.12) образуют
малый угол а. Для определения этого угла используем схему, изображенную
на приводившемся ранее рис. 5.10, где вместо пластин А'В' и АВ помещена
теперь клинообразная пластинка ABDC. При освещении этой пластинки будем
наблюдать интерференцию полос равной толщины. Пусть соседние максимумы,
расположенные на расстоянии I друг от друга, наблюдаются при толщинах dx
и d2, т. е.
где п - коэффициент преломления пластинки. Вычитая почленно из второго
уравнения первое, получим
Рис. 5.11
Рис. 5 12
2dxti -¦ g Х - тХ,
2 d2ti - ~Х = (m-f- 1)Я,
(5.19)
Отсюда
2п (d2 - dx) = X. d2 - dx = Х/2 п.
(5.20)
Как видно из рис. 5.12,
a -(d2 - dx)/MN = (d2 - dj)/l.
При малом угле tg а яэ а и
а = Х/2 til.
(5.21)
105
ос - (5 • 10 5)/'(5 • 1,5 • НИ) ~ 0,7 • 10 4~14".
Интерференционным методом можно определять очень малые углы между
поверхностями.
Определение малых удлинений тел при их нагревании. С этой целью
используют так называемый интерференционный дилатометр (рис. 5.13),
состоящий из кольца КК', изготовленного из кристалла кварца с известными
термическими свойствами. Внутрь кольца помещается исследуемое вещество В.
Кольцо закрывается эталонной стеклянной пластинкой ПП'. Клинообразный
воздушный зазор между эталонной пластинкой и испытуемым веществом
освещается монохроматическим светом. При нагревании вследствие большого
различия коэффициентов теплового расширения кварца и исследуемого
вещества толщина клинообразного воздушного
зазора уменьшается. Это должно приво-с В е т днть к смещению
соответствующих интер-
ференционных полос. Так как смещение на одну полосу соответствует
изменению раз-W ности хода на Я, то, зная величину смеще-
ния, можно определить изменение толщины к' зазора, а следовательно, и
величину удли-
нения исследуемого вещества. Зная из--| менение температуры, можно
вычислить
также коэффициент линейного расширения.
Остановимся более подробно на таких применениях интерференции, как
просветление оптики, получение высокоотражающих интерференционных слоев.
Просветление оптики *. Во всех современных оптических системах
применяются многочисленные отражающие поверхности. При каждом отражении
от поверхности интенсивность прошедшего света ослабляется и светосила
прибора уменьшается. Как было показано ранее, при нормальном падении
света на границе воздух- стекло имеем R *^ 0,04. Следовательно, если
оптическая система обладает, например, четырьмя отражающими
поверхностями, то, как минимум, 20% интенсивности будет теряться на
отражение.
Явление интерференции позволяет свести к минимуму коэффициент отражения
поверхностей различных элементов (линз, призм и т. п.) оптической системы
- осуществить так называемое "просветление" оптики. С этой целью на
поверхность элемента, например линзы, методом напыления в вакууме наносят
тонкие пленки с коэффициентом преломления, меньшим, чем у материала
