Волновая оптика - Калитеевский Н.И.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка):
В этом плане интерферометр Жамена представляется весьма уязвимым. Мы видели, что возможность значительного разведения интерферирующих лучей прямо связана с толщиной пластин интерферометра, которые должны изготовляться из однородного стекла, не иметь натяжений и т.д. Пластины будут медленно прогреваться до температуры окружающей среды, и этот процесс приведет к длительному и плохо контролируемому изменению интерференционной картины. Использование яркого источника
223
света неизбежно еще усложнит установление теплового равновесия, так как часть светового потока, совершающего большой путь в стекле, будет поглощаться пластинами интерферометра. Крайне затруднена работа в ультрафиолетовой области спектра, так как в этом случае необходимы уникальные толстые и однородные кварцевые пластины.
Все перечисленные выше обстоятельства привели к тому, что интерферометр Жамена не нашел серьезного применения . Вместе с тем в работах Маха, Цендера, Прингсхейма и других ученых были развиты идеи, на использовании которых основан этот прибор. Рассмотрим схему интерферометра Д. С. Рождественского, широко применяющегося в работах по оптике и спектроскопии.
Его принципиальная схема приведена на рис. 5.39. Задача создания такого интерферометра решена очень изящно. Он представляет собой два независимых блока, каждый из которых содержит одно полупрозрачное зеркало и одно полностью отражающее (Ai, А2 и А4, A3). Сами блоки могут быть разнесены на значительные расстояния (обычно порядка 1 м). Расстояние между зеркалами А\ и Аг обеспечивает требуемое разведение пучков
1 и 2 — его можно довести до нескольких десятков сантиметров. В своей последней работе (1940) Д.С. Рождественский использовал интерферометр с расстоянием между зеркалами А\ и Az (соответственно A3 и А4) около 40 см. Коэффициент отражения полупрозрачных зеркал А± и A3, служащих делителями световых пучков, невелик (40—50%); желательно, чтобы интенсивность пучков света 1 и 2 была примерно одинаковой. Эти пластины часто изготовляют из кварца,что позволяет работать в ультрафиолетовой области спектра. Толщина пластин обычно не превышает 1 см, и значительная часть неприятных особенностей, характерных для интерферометра Жамена, здесь заметным образом не проявляется.
В интерферометре Рождественского используются относительно невысокие порядки интерференции. Первоначальная юстировка проводится по «нулевой полосе», соответствующей Д = 0. Правда, в последующих измерениях дисперсии паров обычно вводят дополнительную разность хода и исследуют интерференционные кривые более высоких порядков. Этот прибор, предназначенный для точных измерений изменения показателя преломления газов или паров вблизи линии поглощения, рассчитан на исследование интерференционной картины в разных длинах волн. Поэтому обычно интерферометр освещают источником непрерывного спёк-
s. 39. Принципиальная схема интерферометра Рождественского
Справа показана щель спектрографа
224
тра и исследуют спектр поглощения, комбинируя такой интерферометр со спектрографом.
5.40. Схема измерения дисперсии в разреженных газах и в парах металлов при цомощи интерферометра Рождественского
В один из пучков вводится откачиваемая кювета, закрепленная внутри трубчатой электрической печи; изменяя ее нагрев, можно менять плотность паров металла, помещенного внутри кюветы (рис. 5.40). Возможно применение и более сложных устройств типа специальной вакуумной печи а, позволяющей экспериментировать с тугоплавкими и малолетучими веществами при температурах 2000°С (и более). Температуру внутри печи обычно контролируют оптическим пирометром или специально отградуированными термопарами. Особое внимание уделяется обеспечению однородности поглощающего столба паров. Для этого подбирают дополнительные обмотки на концах печи, проводят трудоемкие контрольные опыты. В другой интерферирующий
пучок вводят хорошо откачанную компенсационную трубку Ъ. Ее длина примерно соответствует длине кюветы, а окошки идентичны окошкам кюветы с парами металла.
5.41. Интерференционные полосы вблизи нулевого порядка (а) и в высоких порядках (б)
5.42. Изгиб интерференционных полос вблизи линии поглощения
8-462
225
Вся предварительная юстировка интерферометра проводится при холодной кювете, т.е. без введения дополнительной разности хода, обусловленной наличием паров исследуемого металла. В процессе юстировки добиваются, чтобы интерференционные полосы, отображаемые объективом Ь2 на вертикальную щель спектрографа Sp, были строго горизонтальны. Особо проверяется наличие в поле зрения «нулевой полосы», для которой порядок интерференции т = 0 (рис. 5.41,а).
Конечно, добиться параллельности нескольких интерференционных полос можно только в относительно небольшом спектральном интервале, так как по мере продвижения в сторону длинных волн расстояние между полосами должно увеличиваться (Д = тХ). Интерференционные полосы высоких порядков, возникающие при большой разности хода, не параллельны нулевой полосе. Это легко проверить непосредственным наблюдением, вводя в один из пучков плоскопараллельную стеклянную пластинку толщиной менее 1 мм. Тогда появляется система мелких наклонных полос (рис. 5.41,5). На рис. 5.41,а для сравнения показана группа полос вблизи т = О, наблюдаемая в подготовленном к работе интерферометре.
