Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
32*
500
ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ
ГЛ. 15.
величины или при приближении частоты колебаний к резонансной. При таких наблюдениях можно сосчитать полосы, следя за их перемещением, и определить положение узловых линий. Слегка смещая поверхность в направлении нормали к ней и наблюдая за перемещением полос, можно определить относительную фазу колебаний для всех точек модовой картины вибраций. Важнейшее преимущество стробоскопического метода по сравнению с методом усреднения во времени состоит в том, что видность (контраст) полос имеет постоянную величину, не зависящую от амплитуды вибрации1). Интенсивность полос меняется по закону 1 + cos б [см. выражение (15.6)]. Поэтому стробоскопический метод позволяет исследовать вибрации с большей амплитудой, чем метод усреднения во времени.
Стробоскопические методы были также применены в голографической двухэкспозиционной интерферометрии (см., например, [15.20]). В одном из таких методов первую экспозицию делают при неподвижной поверхности, причем время этой экспозиции равно примерно половине обычно используемой длительности экспозиции, обеспечивающей при восстановлении высокую дифракционную эффективность.
Затем возбуждают вибрацию поверхности, а для' освещения объекта используют синхронизованные с колебаниями световые импульсы. При таких условиях повторно экспонируют голограмму. При восстановлении изображения с помощью такой голограммы появляется интерференционная картина, характерная для метода двух экспозиций. При этом сохраняются следующие преимущества стробоскопического метода перед методом усреднения во времени: во-первых, амплитуды вибраций можно изучать в любой фазе колебаний и, во-вторых, интерференционные полосы имеют постоянный контраст.
В другом двухэкспозиционном стробоскопическом методе две экспозиции создаются повторяющимися парами световых импульсов, которые синхронизованы с вибрацией так, что каждая пара импульсов освещает объект один раз за период колебания [15.21, 15.33*]. При восстановлении волн с помощью такой голограммы получаются полосы, соответствующие относительному смещению поверхности за время между первым и вторым импульсами. Конечно, интервал между двумя импульсами можно регулировать. Это особенно выгодно при изучении сильных вибраций. Обычно
1J Контраст полос в методе Пауэлла — Стетсона (без учета шума) также постоянен, однако интенсивность максимумов быстро падает. В стробоскопическом методе падение интенсивности максимумов с увеличением амплитуды происходит значительно медленней. Скорость этого падения определяется длительностью стробирующего импульса. Здесь и далее авторы рассматривают случай бесконечно малой длительности стробирующего импульса.— Прим. ред.
ПОЛУЧЕНИЕ КОНТУРОВ РЕЛЬЕФА
501
при больших амплитудах колебаний получается интерференционная картина со слишком близко расположенными полосами, что затрудняет их наблюдение. Регулируя промежуток времени между двумя импульсами, можно исследовать небольшое смещение поверхности за время между импульсами и получить ограниченное число полос в поле зрения. Этот способ может быть использован в методах неразрушающего контроля, когда наиболее интересные особенности процессов выявляются, как правило, при больших амплитудах колебаний1).
§ 5. Получение контуров рельефа
В результате интерференции двух световых пучков, из которых по крайней мере один восстанавливается с помощью голограммы, можно получить интерференционную картину, представляющую собой топографическую контурную карту на поверхности трехмерного предмета или его мнимого изображения. Каждый контур представляет собой геометрическое место точек поверхности, имеющих некоторую постоянную высоту над фиксированной плоскостью. Прежде чем рассмотреть, как получаются такие контурные карты голографическим путем, отметим, что подобная методика давно используется для интерференционного контроля небольших отступлений оптических поверхностей от заданной формы. Ошибки, возникающие в процессе шлифовки, приводят к нерегулярности контурных кривых, которые можно обнаружить вплоть до величин порядка одной десятой полосы. Поскольку голографический метод можно применить к шероховатым поверхностям, контроль и исправление формы детали могут осуществляться без промежуточной полировки, необходимой при использовании обычных интерферометрических методов [15.22].
Мы рассмотрим только два (из нескольких возможных) метода получения контурных кривых. В одном из них используется излучение с двумя длинами волн и только однократно экспонированная голограмма [15.23]. Второй метод представляет собой метод двух экспозиций, причем показатель преломления среды, окружающей объект, меняется между экспозициями [15.24]. Соответствующим выбором длин волн в первом методе или показателей преломления во втором можно варьировать разность высот между соседними контурами от микрон до миллиметров.
В обоих методах интерферометрически сравниваются две немного различающиеся поверхности. (Мы здесь не делаем различия между реальной поверхностью и ее мнимым изображением.)
При смещении стробирующего импульса относительно момента времени, соответствующего крайнему (амплитудному) положению объекта, приходится сокращать его длительность.— Прим. ред.
