Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Калитеевский Н.И. -> "Волновая оптика" -> 150

Волновая оптика - Калитеевский Н.И.

Калитеевский Н.И. Волновая оптика — М.: Высшая школа, 1995. — 463 c.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка): volnovayaoptika1995.djvu
Предыдущая << 1 .. 144 145 146 147 148 149 < 150 > 151 152 153 154 155 156 .. 175 >> Следующая

Устройство сканирующего приспособления позволило изменять скорость v в довольно широких пределах. Соответствующие разностные частоты изменялись в пределах 40 — 120 кГц, и их без труда можно было измерить различными способами (например, сравнением картины биений с синусоидой, получаемой от генератора стандартных сигналов). На рис. 5.51 представлена фотография экспериментальной кривой на экране осциллографа при разностной частоте f « 50 кГц. В этом опыте была измерена соответствующая данной частоте скорость движения зеркала интерферометра v = ± 1,5 см/с.
В эксперименте интерферометр освещался светом неон-гелие-вого лазера, излучающего одну частоту. Это позволило удалить подвижное зеркало М2 на несколько метров и продемонстрировать возможность наблюдения интерференции при столь большой разности хода, так как длина когерентности для лазерного излучения значительно больше LKor «3-5-30 см, характерной для обычных источников света. Но очевидно, что если зеркало М2 будет передвигаться на расстояние, меньшее LKor (AIq близко к нулю — световые пути внутри интерферометра примерно равны, ДI изменяется в пределах нескольких сантиметров), то аналогичная интерференционная картина будет наблюдаться при освещении интерферометра светом обычного (нелазерного) источника, например спектральной линией, излучаемой газоразрядной плазмой, с шириной 5Хдоп. В этом убеждают нас, в частности, классические опыты Майкельсона, который измерял видимость V интерференционных колец при постепенном увеличении разности хода, создаваемой перемещением зеркала М2. Но если при остановках зеркала М2 наблюдалась стационарная интерференционная картина, то при его движении в указанных пределах неизбежно должен возникать плавный переход от одной стационарной картины к другой, т.е. ее изменение во времени, и появится бегущая интерференционная картина.
Возможность наблюдения сигнала биений при равномерном движении одного из зеркал интерферометра Майкельсона, освещенного светом спектральной линии с шириной Дсо, нетрудно
396
подтвердить следующими соображениями. Каждая волна с частотой соi породит соответствующую ей волну с частотой cdj(1 ± 2 v/c), с которой она и будет интерферировать, создавая на выходе модулированный сигнал с разностной частотой
2nf = ± 2(v/c)ai. (7.56)
Следовательно, при освещении интерферометра светом обычного источника частоты o>i по-прежнему наблюдается интерференция двух скоррелированных волн с частотами o>i и » причем постоянство скорости поступательного движения зеркала v и определяет степень их корреляции.
Конечно, при такой постановке опыта ширина сигнала биений увеличивается и сигнал биений станет менее отчетливым. Должна уменьшаться и видимость интерференционной картины, так как исследуется квазимонохроматическая волна и степень корреляции между ©х и со2 = coi( 1 ±2 v/c) тем меньше, чем ближе разность хода ДI к LKог. Если ДI окажется больше длины когерентности, определяемой доплеровской шириной той линии, которой освещается интерферометр, то интерференционная картина совсем пропадет. Возможны также затруднения с реализацией достаточно хорошего отношения сигнал/шум, так как яркость обычных источников заметно уступает яркости лазера.
Можно продолжить перечисление технических трудностей, появляющихся при наблюдении сигнала биений, возникающего при освещении интерферометра уширенной спектральной линией, но они ничего не меняют в принципиальной постановке проблемы . Бесспорно, задав тем или иным способом корреляцию между двумя исследуемыми волнами, можно наблюдать их интерференцию. Если частота а>2 задается равномерным движением зеркала, от которого отражается часть исследуемого излучения, то будет происходить интерференция любой волны с частотой coj, лежащей в пределах контура спектральной линии, с другой волной частоты а>2, отличающейся от частоты первой на разностную частоту 2nf. Тогда будет наблюдаться сигнал биений, который позволяет определять сколь угодно малую скорость движения зеркала, так как можно зарегистрировать очень малые изменения интерференционной картины • Та минимальная скорость v, которую еще можно измерить, определится условиями опыта. Но, конечно, это будут значения на много порядков меньше, чем те громадные скорости, о которых шла речь ранее. Приведенная выше оценка точности астрономических измерений лучевой скорости по эффекту Доплера (v » 1 км/с) соответствует сравнению никак не скоррелированных источников света, которыми являются исследуемая звезда и какой-то земной источник света, излучающий ту же спектральную линию.
397
Возможность оптического определения сколь угодно малой скорости относительного движения двух тел представляет несомненный интерес для практики. Использование в таких опытах излучения лазера позволяет наблюдать интерференцию при большой разности хода, когда исследуемые тела удалены друг от друга на значительное расстояние.
Проведенное рассмотрение также сможет в какой-то степени подготовить читателя к пониманию открывшихся за последнее время возможностей реализации исключительно точных оптических измерений, которые проводятся «под крышей допле-ровской линии» . Изложение таких современных методов оптической спектроскопии (интерференция атомных состояний, некоторые способы лазерной спектроскопии) в рамках этой книги, к сожалению, невозможно.
Предыдущая << 1 .. 144 145 146 147 148 149 < 150 > 151 152 153 154 155 156 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed