Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
b
четов необходимо иметь возможность строить входные люки B1 и B2 по заданному положению выходного люка В. Это можно сделать только в том случае, если схема интерферометра известна. Кроме того, необходимо знать еще и состояние регулировки (настройки) интерферометра в момент работы, так как в большинстве случаев расположение входных люков при различной настройке различно. Глубина области интерференции может, например, изменяться при изменении ширины полос или при изменении их ориентировки.
Сказанное можно пояснить на примере опыта Френеля с зеркалами (см. фиг. 20). Допустим, что для этой схемы заданы: b — ширина щели, г — расстояние от щели до зеркал. Состояние регулировки можно выразить углом между зеркалами 9 или шириной
полос е. Из формул (32) и (37) вытекает: b= — ( 1 + —) = —. От-
S \ S J S
сюда получаем следующее расстояние sMl при котором контраст полос падает до нуля и интерференция перестает быть заметна:
74 Второй, естественной, границей области интерференции является само ребро зеркал. Из формулы видно, что при широких полосах Sx больше, чем при узких.
Та же величина sM с помощью формул (29), (32), (37) выражается через угол 9 следующим образом:
_ re _ гЛ (r+s) _ r2l _ r\
м~ Ь~ ab ~ ab- г A ~~ 2ЬЬ - А
Эта формула также показывает, что при уменьшении 0, т. е. при переходе к более широким полосам, sM увеличивается. Для того чтобы полосы были видимы во всем пространстве от ребра зеокал до бесконечности, должно быть выполнено условие 2b 0—X=O, т. е. ширина щели должна быть не больше следующего значения:
28
§ 6. Интерференция в пластинках
1. В интерферометрах чаще всего используются явления, получающиеся при интерференции в пластинках. Под пластинкой понимается слой прозрачного вещества, ограниченного двумя поверхностями. Интерферирующие когерентные лучи возникают при отражении света от поверхностей пластинки. Примеры пластинок приведены на фиг. 51. Простейшими случаями являются стеклянная пластинка (фиг. 51,Л) и слой воздуха между стеклами (фиг. 51Д В). Многие схемы интерферометров приводятся к пластинкам, которые можно назвать «мнимыми». Такова схема интерферометра Майкель-сона (фиг. 51,Г), состоящая из разделяющей полупрозрачной пластинки M и двух зеркал S1 и S2. Она эквивалентна воздушной пластинке, образованной поверхностями а и Ь. Вторая из этих поверхностей является изображением зеркала S2 в разделяющей пластинке М.
В бытовой обстановке мы наблюдаем интерференционные явления в тонких пленках на поверхности воды, в мыльных пузырях, на старых выветрившихся оконных стеклах и т. п. Эти тонкие плёнки, жидкие и твердые, также относятся к числу пластинок.
Для первой из схем фиг. 51 построение интерферирующих лучей сделано более подробно. На фигуре показаны выходные зрачки L1, L2 и точки входных люков P1, P2, которые являются изображениями точек LhPb поверхностях пластинки.
2. Поверхности пластинки в первом приближении характеризуются их идеальной или, лучше сказать, номинальной формой. В этом смысле поверхности называются плоскими, сферическими, цилиндрическими и т. п. Реальные поверхности приближаются к идеальной форме лишь до известной степени,— в пределах допусков, выражающих величину допустимых отступлений, которыми руководствуются при изготовлении поверхностей. Таким образом плоские поверхности могут быть слегка выпуклыми или вогнутыми, могут иметь волнистость, местные «бугры» или «ямы» и т. п. Для круглого
75 цилиндра могут быть установлены допуски на прямолинейность образующих, овальность, конусность и пр. Искажение формы поверхностей может произойти при деформациях деталей от температурных или механических воздействий или в результате старения. Вследствие крайней чувствительности интерференционных методов малейшие дефекты формы поверхностей имеют значение для интерференционной картины.
Геометрическая форма поверхности характеризуется, кроме того, микроскопическими неровностями, представляющими собой следы
Фиг. 51. Интерференционные схемы, приводящиеся к пластинкам.
обработки, например, точения, шлифования или полировки. Наиболее совершенными в этом отношении являются полированные поверхности оптических стекол, которые почти свободны от микронеровностей. Для получения интерференции поверхность должна давать зеркальное отражение, характерным признаком которого является блеск поверхности. У полированных поверхностей зеркальное отражение получается при любом угле падения лучей. Поверхности, обработанные более грубо, например шлифованные, дают зеркальное отражение и блеск только при больших углах падения, так что для получения интерференции здесь надо пользоваться косыми, а иногда даже почти скользящими пучками лучей.
76 3. Толщина пластинок может быть весьма различной. Тонкий слой воздуха между двумя соприкасающимися стеклами, масляные плёнки на поверхности воды и т. п., которые дают интерференцию в белом свете, имеют толщину не более одного микрона. В интерферометрах для определения длины плоскопараллельных концевых мер (плиток) мы встречаемся с пластинками толщиной 100 мм и даже более.
