Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
п'«п+Ап>-
3
Wr
-W-
Фиг. 77. Ретушированные плоскопараллельные пластинки из неоднородного стекла.
стекле форма пластинки для отраженного и проходящего света различна. В самом деле, если в формулах (83) и (84) An имеет одну и ту же величину, то
Ah2=--r^L-—H— д/г1== SAhl.
11 — 1 Tl — 1
Иногда в оптических приборах встречаются плоскопараллельные пластинки, предназначенные для универсального применения, т. е. для работы, как в отраженном, так и в проходящем свете. Такие пластинки могут быть сделаны только из однородного стекла. В зависимости от строгости требований, колебания показателя преломления в пластинке допускаются не больше 1. IOr"5 и даже не больше нескольких шестых десятичных знаков.
Пластинка, предназначенная для проходящих пучков, не может быть испытана на описанном выше приборе, так как этот прибор контролирует условие (83), а не условие (84). Поверка такой пластинки должна быть произведена в проходящем пучке лучей, например, с помощью интерферометра Майкельсона (см. § 17).
Подходящая форма нижней стороны пластинки (фиг. 77) достигается путем так называемой «ретуши», которая является одной из самых тонких операций при полировке оптических деталей. Pe-
109 Jl I-—
JSf ЛГ і і/* t' ДНІ "'/„'"/-
. -1# №
Фиг. 78. Простейший способ наблюдения колец равного наклона.
туши подвергаются ответственные детали некоторых приборов: линзы астрообъективов, призмы спектрографов и др.
5. В заключение можно упомянуть о весьма простой схеме для испытания плоскопараллельных пластинок невооруженным глазом. Устройство', предназначенное для этой цели и изображенное на фиг. 78, конечно, не может заменить описанного выше прибора и служит только для беглых наблюдений ориентировочного характера. S — широкий источник света, например, экран, освещенный ртутной лампой. Полупосеребренная пластинка M отражает лучи вниз,— к испытуемой пластинке Q. Последняя может перемещаться от руки по плоской поверхности стола. Над столом неподвижно укреплена щелевидная или круглая диафрагма D, сквозь которую смотрит глаз наблюдателя А. Глаз должен быть аккомодирован на бесконечность. Размер диафрагмы зависит от степени плоскопараллельности пластинки. Еслй пластинка не плоскопараллельная, то, передвигая её по столу, можно наблюдать явления, описанные выше.
§ 9. Интерференция в пластинках при многократных
отражениях
1. В предыдущих параграфах рассматривалась интерференция двух лучей, полученных при отражении от двух поверхностей пластинки. В действительности каждый падающий луч расщепляется в пластинке не на два, а на большое число когерентных лучей, получающихся в результате многократных отражений.
Процесс расщепления первичного луча представлен на фиг. 79. Первичный луч О, яркость которого обозначим через B0, в точке падения разделяется на два луча. Если коэффициенты отражения и пропускания равны ms,то яркость лучей равна B1 = TB0 и Ba-SB0. Часть световой энергии теряется за счет поглощения в пограничном слое. Если обозначить коэффициент поглощения через t, то
r+s+t= 1. (85)
Возникновение прочих лучей понятно из фигуры. Яркости их равны: Bf1=SBa=StB0; Вь = г В а=rsB0; B2= =sBb=rs*B0, Bc=rBb=r*sB0 и т. д. Таким образом по обе стороны пла-
Фиг. 79. Многократные отражения в пластинке.
110 стинки получается бесконечно большое число когерентных лучей постепенно' убывающей яркости. Все эти лучи принимают большее или меньшее участие в образовании интерференционной картины в зависимости от доставляемой ими энергии, что в свою очередь зависит от численных значений коэффициентов r, s и t.
iB общем случае коэффициенты г, s и t для двух поверхностей пластинки могут быть различны. Если, например, речь идет о стеклянной пластинке, то одна из ее поверхностей может быть посеребрена или просветлена. Мы ограничимся простейшим случаем, когда эти коэффициенты одинаковы. Из физики известна следующая формула для отражения от границы стекло—воздух при нормальном падении лучей
B--
(п - I)2
Ba
(1,5-1)'
Я0 = 0,04Я0.
(86)
(я+1)г " (1,5 + 1)2
Таким образом для стеклянной пластинки можно принять следующие численные значения: г=0,04; s = 0,96; t=0.
Путем нанесения на пластинку тонких полупрозрачных металлических плёнок (серебрение, алюминирование) можно получить разнообразные значения коэффициентов г, s и t. Старые методы серебрения путем осаждения серебра из растворов дают плёнки с большим коэффициентом поглощения. Так называемые «полупосеребренные» пластинки имеют примерно равные коэффициенты r=s = f=V3- Техника нанесения металлических плёнок путем вакуумного распыления дает возможность значительно понизить коэффициент поглощения. Для упрощения при
следующих расчетах предполагается, что ^=O и г—]—s= 1.
Чтобы дать ясное представление об относительной яркости лучей при различных коэффициентах г, ниже приводятся результаты расчета для двух типичных случаев: 1) не-посеребренная пластинка с коэффициентами г=0,04 и s=0,96 и 2) посеребренная пластинка с коэффициентами г=0,80 и s=0,20. В табл. 3 даны яркости отраженных и проходящих лучей в буквенном выражении.
