Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
-Q
X пХ
є
L1L3 2А<р
120 Кроме лучей от Li и L2, в трубу T поступает также очень яркий (8410/о) пучок лучей от L, создающий вредный светлый фон. Если диафрагма L щелевидная, то в выходном зрачке зрительной трубы (фиг. 85,Г) получаются три изображения щели L1, L и L2. Вредный свет от изображения L может быть задержан с помощью проволочки, помещенной в плоскости выходного зрачка трубы. Чтобы это можно было осуществить, ширина щелевидной диафрагмы не должна быть
больше = — .
2 п
Вторая пара когерентных изображений (схема фиг. 85,Б) L3 и L1 образована лучами, полученными после двукратного отражения от обеих пластинок. Осевая линия зрачков L3 и Li перпендикулярна к лучам S2, составляющим угол (90°—ср) с биссектрисой угла Между первым и вторым отражением (т. е. в пространстве между пластинками) пучок лучей проходит перпендикулярно к биссектрисе QQ. По направлению S2 разность хода равна нулю. Здесь так же, как и в схеме фиг. 85,Л, получаются прямые полосы, перпендикулярные к
ПК
плоскости чертежа, с угловой ширино« е =-, локализованные в
бесконечности и видимые в белом свете. Зрачки L3 и Li находятся в стороне от яркого основного изображения L и не перекрываются с ним даже при сравнительно больших размерах диафрагмы L. Поэтому интерференция без труда наблюдается через зрительную трубу или невооруженным глазом, аккомодированным на бесконечность.
Третья пара когерентных изображений (схема В) Ls и L6 также образована лучами, полученными в результате двукратных отражений от обеих пластинок. Осевая линия зрачков L5 и L8 проходит по направлению S2 под углом (90°—ср) к биссектрисе QQ. Эта пара изображений может дать кольца равного наклона в монохроматическом свете. Разность хода интерферирующих лучей равна S^inh. Угловые радиусы колец р определяются из формулы (56),
- 4 h
в которую надо подставить O=L5L6=-. На схеме В нанесены и
п
прочие выходные зрачки. Мы видим, что в белом свете зрачки L5 и L6 создадут светлый фон в интерференционной картине от зрачков L3 и L1. .Так как яркости всех четырёх зрачков одинаковы, то этот фон не очень силен и лишь немного снижает контраст полос. Путем установки диафрагм в выходном зрачке зрительной трубы можно отделить одну систему от другой,— как это было указано для случая А. /
2. Примером практического применения интерференции в нескольких пластинках является прежде всего интерферометр Жаме-на. Он состоит из двух плоскопараллельных пластинок P1 и P2 одинаковой толщины, задние поверхности которых посеребрены (фиг. 86). Ход лучей понятен из фигуры. Разность хода лучей S2 и S3 вообще очень мала и равна нулю в том случае, когда пластинки установлены параллельно друг другу. Яркость лучей S2, S3 одинакова («5"/о), луч S4 имеет яркость около 85%>. Бесполезные лучи задерживаются диафрагмами D, D или иным способом.
121 Если пластинки установлены параллельно друг другу, то лучи S2 и Ss сливаются в один и полос не появляется. При наклоне одной из пластинок лучи S2, S3 раздваиваются, что является причиной появления прямолинейных полос. Угловая ширина полос равна см.
формулу (47)]: є = — где с—расстояние между лучами. Если пла-с >
стинка P2 повернута по отношению к Pi на малый угол ф вокруг оси,
„ 2h cos® і
лерпендикулярной к плоскости чертежа, то с=--<р, где і и
tl COsS г
г — углы падения и преломления лучей для пластинки Pi.
Так же как и для схемы фиг. 85, разность хода S=O в интерферометре Жамена получается для тех лучей, которые в пространстве между P1 и P2 идут перпендикулярно к биссектрисе угла, составляе-
мого пластинками. Если ребро пересечения пластинок перпендикулярно к плоскости чертежа, то при схеме фиг. 86 практически невозможно получить пучок, перпендикулярный к биссектрисе, т. е. почти нормальный к обеим пластинкам P1 и P2. Поэтому полосы могут быть получены только в монохроматическом свете. Если же ребро пересечения пластинок параллельно плоскости чертежа, то полосы получаются и в белом свете.
Так как лучи S2 и S3 параллельны, то полосы локализованы в бесконечности и наблюдаются через зрительную трубу.
Интерферометр Жамена является одним из первых приборов, в которых интерферирующие лучи далеко разведены друг от друга. Именно это обстоятельство и является важным преимуществом, так как позволяет включать в ход лучей испытуемые объекты. Интерферометр применяется для испытания показателей преломления газов при различной температуре, давлении, влажности и т. д. Для этого между пластинками интерферометра помещаются две длинных трубки Ti и T2, закрытые плоскопараллельными стеклами,— одна для испытуемого газа, другая для известного газа. Точность метода и процесс работы примерно такие же, как и в интерферометре Рэлея (см. § 12). В качестве измерительного органа могут служить компенсаторы (стр. 135—136) [57] и [60].
122 3. Интерференция в нескольких пластинках используется также при сравнении эталонов длины друг с другом. Подобные эталоны применяются при метрологических работах по сравнению метра с длиной волны света. Эталоны бывают устроены различно. На фиг. 87 представлены эталоны в виде двух кварцевых цилиндров Ci и C2 с. плоскими полированными торцевыми поверхностями. Длина второго эталона приблизительно в два раза больше длины первого эталона: h2^2hi. Пользуясь при доводке обычными механическими средствами измерения, можно выполнить это условие с точностью +1 мк. Интерференционные методы сравнения дают более высокую точность. Для определенности допустим, что h2 несколько меньше 2 hl,
