Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
11. IB технических интерферометрах обычно используется интерференция только двух лучей. Считают, что в условиях производственной лаборатории при этом без труда может быть получена точность установок, равная Vio ширины полосы, т. е. разность хода лучей в любой точке поля может быть оценена с точностью до VioX
0 6
или примерно до — =0,06 мк. Эта точность не зависит от видимой
ширины полос при условии, чтобы полосы не были слишком узкими. Понижение точности может наступить при видимой ширине полос меньше 3—5 мм (что соответствует угловой ширине Уз—1°)- В условиях научно-исследовательских лабораторий точность установок доходит до !/зо и даже до Vso полосы за счет аккуратности и более высокой квалификации работников.
12. В большинстве случаев интерференционная картина переносится на экран с помощью дополнительных оптических систем. При фотографировании таким экраном является фотопластинка, а вспомогательной системой — объектив фотоаппарата. При визуальном наблюдении полос через лупу, микроскоп или зрительную трубу
ft I
u-c.cos?(n^J
\Г\Ш ,
-2-І 0 1 Z Л/= X
Фиг. 16. Распределение освещенности в интерференционном поле.
28 экраном является ретина глаза, а вспомогательной системой—один из указанных оптических приборов. Для примера на фиг. 17 изображена схема наблюдения интерференционных полос через лупу. Передний фокус лупы обычно совмещается с рассматриваемым предметом, так что из лупы выходят параллельные лучи. Вблизи заднего фокуса лупы помещается глаз, оптическая система которого соединяет лучи в точках ретины I' и т'. В соответствии с выводами, сделанными »а стр. 17 (см. фиг. 6), на пути от I до I' (или от m до т') интерферирующие лучи не приобретают дополнительной разности хода и поэтому интерференционная картина, имеющаяся в плоскости BB, передается на ретину глаза без изменений. Можно сказать, что изображения интерференционных полос строятся через оптическую систему по тем же правилам, как и изображения реальных пред-
Фиг. 17. Ход лучей при рассматривании интерференционной картины через лупу.
Видимый участок интерференционного поля, как это нетрудно понять из фиг. 17, ограничивается диаметром лупы.
13. До сих пор предполагалось, что источник света имеет бесконечно малые размеры и является светящейся точкой. Однако полученные результаты оправдываются и при весьма малых конечных размерах источника света, энергии которого уже достаточно для того, чтобы интерференция могла быть видима глазом. При наблюдениях в незатемненном помещении, при фотографировании с короткими экспозициями и т. п. приходится увеличивать размеры источника света, чтобы повысить яркость картины.
Каждая точка или элемент широкого источника света дает при этом свою собственную интерференционную картину. Так как различные точки источника некогерентны, то суммарная интерференционная картина есть результат простого наложения элементарных картин друг на друга. В общем случае расчет суммарной освещенности сводится к интегрированию элементарных освещенностей. Мы разберем частные, наиболее простые случаи.
Допустим сначала, что освещение производится не от одной точки, а от двух близких точек L и L' одинаковой интенсивности. Получающиеся при этом две системы интерференционных полос могут не совпадать в точности друг с другом. В определенных случаях это ведет к понижению контраста суммарной картины и даже к полному исчезновению полос. Для разъяснения обратимся к фиг. 18. Ряд А представляет систему полос, возникших в результате интерференции лучей от точки L, ряд В — от точки L' и ряд (Л + ?) — результат на-
29 ложения систем А и В.в нижнем ряду даны графики как отдельных освещенностей (тонкие линии), так и результирующей освещенности (жирные линии). Первый столбец соответствует тому случаю, когда системы полос Л и В совершенно совпадают друг с другом. В результате получается усиление яркости картины без уменьшения
1 (Д+В)
AAAA MM
mmxv
Фиг. 18. Наложение двух систем интерференционных полос.
контраста. Если полосы Л и В немного сдвинуты друг относительно друга (второй столбец), то результирующая кривая не доходит до оси абсцисс E=0. Это указывает на наличие общего светлого фона и понижение контраста интерференционной картины. Наконец, в третьем столбце системы Л и В сдвинуты на половину ширины полосы. При наложении этих систем интерференционные полосы совершенно исчезают и получается равномерно освещенное поле. При дальнейшем смещении системы Л относительно В контраст поете-
30 пенно восстанавливается и когда сдвиг достигнет целой полосы, то» как отдельные картины, так и суммарная картина ничем не будут-отличаться от первого столбца.
На фиг. 19 процесс наложения двух систем полос показан более-подробно. Ширина полос равна е. Величина сдвига у0 равна р-ой доле ширины полосы. Для системы L по формулам (14), (28) и (24) имеем
K1 = ZrrmiA2l COS2 ItJV1 = С cos2 ItN1-, для системы полос U
U2 = C cos2 TtN2 = С COS2 Я (N1 +р).
(34а)
(346)
В случае одинаковой интенсивности точек L и Lr постоянные коэффициенты С в формулах (34а) и (346) одинаковы. В результате сложения получается следующее распределение энергии в суммарной картине:
