Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
о
(iV=l,5) при X=6600 А. Поэтому интенсивность длинноволнового
. і .і J_' 1 1 ' 1
8=2}i
J 5000 6000 5000 6000
5000 6000
5000 6000
Фиг. 23. Интерференция в белом свете.
конца спектра ослабляется, и в создании цвета интерференционной полосы участвует только коротковолновый конец.
Чем больше разность хода, тем большее число максимумов и минимумов получается на спектре. Чтобы решить, будут ли цветные полосы заметны для глаза, надо иметь в виду, что если спектр состоит из светлых полос, расположенных более или менее равномерно по спектру (так называемый полосатый или канавчатый спектр), то при смешении получается цвет, не отличимый на-глаз от белого, соответствующего сплошному спектру. Впечатление белого цвета получается уже при разности хода 8=5 мк, когда в спектре имеется только три светлых полосы (N=8, 9, 10), разделенных темными промежутками. При разности хода в 3 и 4 мк получаются полосы очень слабой, ненасыщенной окраски.
39 18. При больших разностях хода интерференция в белом свете непосредственно не видна, но может быть обнаружена с помощью спектроскопа. Если входную щель спектроскопа установить в интерференционном поле, то получающийся спектр будет состоять из темных и светлых полос соответственно приведенным выше расчетам. Для этого опыта обычно берется маленький ручной спектроскоп, состоящий из щели, объектива и призмы прямого зрения. На фиг. 24, в левой части которой повторяется схема фиг. 15, показаны два положения спектроскопа. В первом случае (Si) щель спектроскопа установлена вдоль интерференционных полос (перпендикулярно к плоскости чертежа), так что на всей длине щели разность хода со-
С
Pr D Jt
S2
F Dc
Фиг. 24. Применение спектроскопа для обнаружения интерференции в белом свете.
храняет постоянное значение. В спектре Si получаются светлые и темные полосы, ориентированные параллельно входной щели.
Повернув спектроскоп на 90р, мы придем к положению S2, когда щель находится в плоскости чертежа. Для различных точек щели разность хода различна. При такой установке спектроскопа сплошной спектр бывает пересечен темными полосами, идущими наискось по спектру.
§ 4. Различные схемы типа Френеля
В описанном опыте Френеля интерференция получается только при очень тщательной регулировке зеркал. Труднее всего выполнить условие, чтобы соприкасающиеся края зеркал не выступали один над другим. Достаточно очень небольшого уступа (порядка 0,01 мм), чтобы интерференционные явления в белом свете исчезли.
Кроме схемы Френеля, известен ряд схем, в которых пучок лучей от источника света также делится на две части и в результате отражений или преломлений получаются два когерентных изображения первичного источника. Ниже описываются некоторые из таких схем. Разность хода в этих схемах настолько мала, что для освещения можно пользоваться белым светом.
1. Зеркало Ллойда. В этом опыте для получения интерференции применяется только одно зеркало. Лучи от шели Lj (фиг. 25) отражаются от зеркала S под большим углом. Когерентными источни-
40 ками света являются щель Li и её изображение L2. В каждую точку области интерференции, заштрихованной на фигуре, достигают два луча, как это показано на схеме Б фиг. 25. Один луч идет непосредственно от точки Lu а второй получается в результате отражения.
По отношению к парам точек (Li, L2) и (Pi, P2) плоскость зеркала является плоскостью симметрии, так что LiM=ML2=- и PiP2= = 2у. Линии LiL2 и PiP2 перпендикулярны к осевой линии MP. Так-
6
Фиг. 25. Зеркало Ллойда.
же, как и на фиг. 14 и 15 расстояние MP обозначим через (r+s). В точке Pi разность хода равна.
S = L2P1-L1P1= ^ + -L.
/¦+5 2
По сравнению с формулой (31) здесь добавлен член -^-,получающийся вследствие того, что при отражении от зеркала фаза колебания скачкообразно изменяется на ж. В опыте Френеля отражение претерпевал каждый из интерферирующих лучей, благодаря чему скачок фазы компенсировался. Таким образом при схеме Ллойда
на осевой линии MP (у=0) разность хода равна — для всех длин
волн и поэтому при освещении белым светом на осевой линии получается черная интерференционная полоса.
Расположение точек Lu L2, Pi на фиг. 25 ничем не отличается от их расположения на фиг. 15. Поэтому при схеме Ллойда также получаются прямолинейные, равноотстоящие друг от друга полосы, перпендикулярные к плоскости чертежа. Ширина полос равна [см. формулы (32) и (33)]
g= I (r+s) _ X ^
a W
Так как интерферирующие лучи имеются только в заштрихованной области, то полосы получаются только с одной стороны от ли-
41 нии MP. Осевая черная полоса бывает видна только в том случае, если поле интерференции расположено непосредственно за зеркалом, т. е. когда лупа для рассматривания полос сфокусирована на ребро зеркала, т. е. на точку К.
В данном случае условия получения интерференции при широкой щели сильно отличаются от условий опыта Френеля вследствие того, что пары когерентных точек (Li, L2), (Lr1, Lr2), (Lrr1, Lrr2) расположены симметрично (см. фиг. 26) относительно осевой линии MP. Для любой пары когерентных точек центральная черная полоса по-
