Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
хода будет равна
Ad - l (пх - п0).
Изменение разности хода приведет к соответствующему сдвигу
интерференционных полос. Сдвиг полос можно характеризовать отношением
возникшей дополнительной разности хода к длине волны: ^ - По-
т0 Ad/K - l(nx - п0)/К, (5.30) * ¦................
где т0 показывает, па какую часть я----- Т\
ширины интерференционной полосы ОПТ----__ ~и
сместилась интерференционная картина. 1
Очевидно, что значения т0 могут быть Рис. 5.17
как дробными, так и целыми числами. Измеряя величину т0 при известных I,
п0, Я, можно вычислить
пх~ по -f- 1щК/1.
Подобные интерферометры, служащие для измерения показателей преломления и
их измерений, называются интерференционными рефрактометрами (ИТР).
Можно оценить степень точности измерений, выполненных интерферометрами
типа Жамена. Как видно из (5.30), изменение показателя преломления равно
Ап = т^/1. При I = 10 см, т0 =0,1, Я = 5-10~3см получим Ая~5-10"7. Таким
образом, подобные интерферометры позволяют измерять изменение показателя
преломления с точностью до одной миллионной, что свидетельствует о
высокой чувствительности интерферометрических измерений.
Интерферометр Рождественского. Наряду с вышеперечисленными преимуществами
интерферометр Жамена обладает серьезными недостатками. С одной стороны,
трудно изготовить достаточно однородную толстую пластинку, а с другой
стороны, уменьшение толщины пластинки приводит к размытию
интерференционной картины. Далее, медленное прогревание стеклянной
пластины до температуры окружающей среды нарушает однородность стекла,
* В отечественных интерферометрах расстояние между этими лучами равно 25
мм.
111
/ П2\'1' 2'I
Рис. 5.18
что приводит к изменению интерференционной картины. Наконец, вследствие
поглощения стеклом ультрафиолетовых лучей возникает необходимость
изготовлять пластины из кварца. Изготовление таких пластин является
трудоемким и дорогостоящим процессом.
Выход из положения был предложен Д. С. Рождественским, Каждую пластинку
он заменил зеркалом и тонкой полупрозрачной
пластинкой: Ях, Зх и Я2, 32 (рис. 5.18). Коэффициенты отражения пластин
Ях и Я2 подбираются так, чтобы интенсивности световых пучков 1 и 2 были
очень близкими. Пластины изготовляются из кварца, чтобы можно было
работать также в ультрафиолетовой части спектра.
Направленный на пластинку Ях луч разбивается на два, которые направляются
на зеркала Зх и 32. Отраженные от этих зеркал лучи 1 я 2 частично
проходят, а частично отражаются от пластинки Я2, в результате лучи Г и 2'
направляются на щель спектрографа (если необходимо определить изменения
показателя для разных длин волн) или же интерференционная картина
наблюдается непосредственно. Меняя расстояние между Ях и Зъ можно
получать нужное расхождение лучей 1' и 2'. Используя интерферометр
Рождественского со спектрографом, имеющим источник непрерывного спектра,
можно исследовать спектр поглощения.
Интерферометр Майкельсона. Интерферометр Майкельсона (рис. 5.19) состоит
из двух плоских зеркал Зх, 32 и прозрачной пластины Ях. На одну из
поверхностей пластины нанесен отражающий слой с коэффициентом отражения Я
~ 0,5. Падающий на эту пластинку луч разбивается на два (лучи 1 и 2)с
приблизительно равными интенсивностями.
Лучи 1 и 2 после отражения от зеркал Зх и 32 выходят из пластинки Ях и
направляются в зрительную трубу Т.Как видно из рис. 5.19, луч Г проходит
через пластинку Ях один раз, в то время как луч 2' проходит через нее три
раза. С целью создания идентичных условий для обоих лучей на пути луча Г
помещают пластинку Я2, имеющую такую же толщину, как и пластинка Ях. От
воздушной прослойки, образованной зеркалом Зх и изображением Зг зеркала
32, в пластинке Ях наблюдается интерференционная картина. В зависимости
от относительного положения Зх и З'г будет наблюдаться интерференция
полос равного наклона или равной толщины. Если 32 строго перпендикулярно
Зх, то Зх и Зг будут строго параллельны. В этом случае будут наблюдаться
112
интерференционные полосы равного наклона. Если Зг и 3'2 составляют угол,
отличный от 90°, то воздушная прослойка между Зх и З2 является
клинообразной и наблюдаемые интерференционные полосы равной толщины будут
параллельны ребру воздушного клина. Перемещая одно из зеркал (обычно с
помощью специального микрометра) параллельно самому себе, добиваются
разности хода, равной удвоенному расстоянию между прежним и новым
положениями зеркала. При значительной разности между плечами
интерферометра разность хода между интерферирующими лучами достигает
больших значений, в результате чего при использовании монохроматического
источника можно наблюдать полосы высокого порядка. Необходимость
использования монохроматического источника обусловлена тем, что при
освещении немонохроматическим светом встречаются цуги волн, относящиеся к
разным актам излучения и поэтому не являющиеся когерентными. В
зависимости от направления перемещения зеркал интерференционные минимумы
