Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
9*
131 Значение ширины щелей D2 на схеме фиг. 94 следующее. Если ширина р уменьшается при неизменном расстоянии а, то, как показывает формула (98), ширина дифракционных максимумов увеличивается и на этом более широком светлом фоне видно большее число интерференционных полос. Число этих полос на участке центральной дифракционной полосы равно 2—. Например, на фиг. 96
P
отношение — =3 и в центральной дифракционной полосе поме-P
щается шесть интерференционных полос.
При расширении щели D1 (см. фиг. 94) наблюдается падение контраста интерференционной картины. Причина этого явления была рассмотрена на стр. 29—34. Критическая угловая ширина щели D1, при которой контраст упадет до нуля, равна угловой ширине интерференционной полосы є = —. Если фокус объектива O1 равен /1(
а
то линейная ширина щели b получается равной
-L.
а р
Следовательно, общая формула (64) справедлива и для данного случая. Для хорошей контрастности полос надо брать ширину щели раза в четыре меньше критической. Во всяком случае, щель D1 должна быть очень узкая. Например, при /i = 200 мм и а= 10 мм жела-
,, Ъ 0,00055 ппг. „ тельно иметь ширину щели не более — = ——-• 200?«3 мк.
Таким образом интерференционное поле в пространстве изображений (в фокальной плоскости В объектива O2) ограничено шириной дифракционной полосы, а в пространстве предметов (в фокальной плоскости объектива Oi) ¦— шириной щели D1. В более широком поле интерференционные полосы не могут быть получены. В этом и состоит основное отличие данной схемы от схем, разобранных в предыдущих параграфах. Такое свойство не предусмотрено общей теорией (см. § 5) и объясняется именно тем, что входные зрачки здесь образованы за счет введения специальной диафрагмы D2.
§ 12. Интерферометр Рэлея. Компенсаторы, схема для компарнровання концевых мер
1. Интерферометр Рэлея служит для измерения показателей преломления газов и жидкостей. Он применяется для анализа рудничных и печных газов, для обнаружения небольших примесей к воде и т. п. При этих работах требуется весьма высокая чувствительность, достигающая седьмого и даже восьмого десятичного знака показателя преломления. В интерферометре Рэлея используется дифракция от двойной щели. Интерферометр очень прост по своему устройству и вынослив при тряске, благодаря чему применяется даже в качестве переносного инструмента для работы непосредственно в шахтах.
132 Принципиальное устройство прибора показано на фиг. 97 (сравнить с фиг. 94) в вертикальной и горизонтальной проекциях. Коллиматор К состоит из объектива O1 и диафрагмы D1 с малым отверстием, которое освещается через конденсор от лампы накаливания. Навстречу коллиматору установлена зрительная труба, состоящая из объектива O2 и сильного короткофокусного цилиндрического окуляра O3. Перед объективом трубы имеется диафрагма D2 с двумя щелями.
Цилиндрический окуляр представляет собой круглую цилиндрическую палочку из оптического стекла диаметром 2—3 мм. Изображение светящейся точки при рассматривании через такой окуляр
Вид сбоку
По O2
Вид сверху
Фиг. 97. Схема интерферометра Рэлея.
имеет вид светлой вертикальной линии, длина которой определяется диаметром объектива. В каждой точке этой линии соединены лучи, проходящие через определенное горизонтальное сечение объектива. Поэтому дифракционная структура и распределение освещенности в нижней части светлой линии зависит от действия нижней части объектива O2, а в верхней части линии — от верхней части этого объектива. Местная неоднородность, имеющаяся на пути лучей в нижней части объектива, изменит вид изображения только в нижней части линии; горизонтальная проволока, помещенная перед объективом, вызовет разрыв линии и т. п.
Исследуемые газы или жидкости вводятся в две трубки R1 и R2, находящиеся между объективами интерферометра. Трубки имеют одинаковую длину, закрыты общими плоскопараллельными стеклами и занимают только нижнюю часть пространства перед объективами.
При таком устройстве в зрительной трубе получаются две системы интерференционных полос. Первая система образуется от
133 верхних половин щелей. Так как пути пучков лучей здесь всегда одинаковы, то эта система полос неподвижна. Пучки лучей, поступающих в нижние половины щелей, проходят через трубки R1 И Ri и соответствующая им вторая система полос совпадает с первой только в том случае, если в трубках не возникает разности хода за счет химического состава, давления или температуры газа. В противном случае вторая система полос будет смещена относительно первой, неподвижной, системы. Таким образом в данном приборе одна система полос является для другой системы как бы неподвижным индексом, по которому и производится отсчет. В фокальной плоскости зрительной трубы T никаких отсчетных приспособлений не требуется. Вид поля зрения трубы изображен на фиг. 98.
Эти свойства схемы, полученные благодаря введению цилиндрического окуляра, делают прибор нечувствительным к изгибам. При небольших наклонах трубы по отношению к коллиматору обе системы полос смещаются одновременно и их взаимное расположение не изменяется. Кроме того, точность совмещения двух одинаковых систем полос считается более высокой, чем точность установки нити окулярного перекрестия. Чувствительность совмещения двух систем полос можно считать равной V20 и даже !/зо ширины полосы.
