Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
При I=45° и п= 1,5, например, имеем
db
= A-U /2 [
1
с?г=>—-di.
/2/2,25-0,5 _
Если чувствительность установки равна V20 полосы и толщина пластинки h=5 мм, то поворот пластинки должен производиться с точностью
?1___ГЗ-0,00055
1 Л [ 20-5
На фиг. 100 изображен компенсатор иного типа, состоящий из двух стеклянных клиньев, углы которых одинаковы. В целом такой
•206000
S3".
136 компенсатор является плоскопараллельной пластинкой. Добавочная: разность хода вводится путем поперечного перемещения клина /C2-
Если интерференция наблюдается в белом свете, то введение дополнительного' слоя стекла в одну из ветвей интерферометра не только смещает интерференционные полосы, но и изменяет их окраску. Причиной этого является дисперсия стекла. Поэтому пластинки компенсатора делаются из сортов стекол с малой дисперсией.
3. Схемы, основанные на дифракции от двойной щели, находят применение также для компарирования концевых мер 1 и для других целей. Хорошим практическим примером может служить схема.
Сеч поаа
Фиг. 101. Схема для сравнения высоты столба ртути в барометре с плоскопараллельной-концевой мерой.
для сравнения высоты столба ртути в барометре с плоскопараллель--ной концевой мерой. При обычных наблюдениях отсчеты высот ртутных менисков барометра делаются с точностью до 0,1 мм. Наблюдения более высокого класса ведутся с точностью до 0,01 мм. Наконец, в эталонных барометрах, хранящихся в государственных метрологических учреждениях, отсчеты делаются со всей возможной точностью, которую допускает качество ртутного мениска, т. е. примерно до 0,001 Мм.
Схема измерения с помощью концевых мер представлена на фиг. IOl1 где R — верхний закрытый конец металлической трубки барометра. На трубке имеется утолщение квадратной формы, образующее открытую с двух сторон камеру. Торцевые края камеры отшлифованы и герметически закрыты двумя плоскопараллельными стеклянными пластинками P1 и P2. Задача измерения состоит в том,
і Подробным изучением этих методов занимались Г. В. Варлих и А, И. Kap-ташев.
137 ¦чтобы привести плоскость концевой меры M и поверхность ртутного мениска в общую горизонтальную плоскость или произвести измерение небольшой разности высот этих поверхностей. Такая же операция производится у нижнего мениска барометра, высота которого сравнивается с нижней плоскостью концевой меры М. После этого, зная длину концевой меры, можно найти высоту ртутного столба барометра.
Интерференционная схема фиг. 101 состоит из коллиматора К и зрительной трубы T и ничем не отличается от схем фиг. 94 и 97. В общем случае, когда поверхность концевой меры M выше или ниже мениска, дифракционное изображение щели D1 имеет вид, представленный на схеме А, и не содержит интерференционных полос. Если же поверхности ртутного мениска и концевой меры параллельны друг другу и лежат в общей горизонтальной плоскости, то пучки лучей дают интерференцию в белом свете (см. схему Б). Условия для возникновения интерференции здесь такие же, как и в интерферометре Рэлея. Если сделать концевую меру подвижной и весьма медленно поднимать или опускать ее, то интерференционные полосы, постепенно надвигаясь, встают на место дифракционного изображения. Компенсаторы и прочие добавочные устройства на фиг, 101 не показаны.
Чувствительность этого метода может быть подобрана соответственно качеству поверхности ртутного мениска. Как было указано (стр. 80), этого можно достигнуть, изменяя угол падения лучей.
§ 13. Интерферометр Майкельсона
1. Интерферометр Майкельсона имеет самые разнообразные применения. Он является прототипом многих современных приборов и потому заслуживает подробного изучения.
Идея интерферометра понятна из фиг. 102. Падающий луч L разделяется полупосеребренной пластинкой M на два луча, один из которых направляется к зеркалу S1, а второй к зеркалу S2. Зеркала установлены перпендикулярно к лучам. Поэтому после отражения от зеркал лучи возвращаются по своему первоначальному направлению. У пластинки M лучи вновь соединяются и выходят из интерферометра ПО1 направлению L'.
Так как длины ветвей интерферометра не равны, то выходящие лучи имеют некоторую разность хода, которая и обусловливает вид интерференционной картины. Для схемы фиг. 102 разность ходд равна S=2- (ас—ab). Вообще разность хода зависит от формы поверхностей стекол S1, S2 и M и от углов, которые составляют эти стекла с падающими лучами.
Схема Майкельсона отличается тем, что в ней интерферирующие пучки значительно удалены друг от друга. Это дает возможность вводить в один из пучков исследуемые объекты, например, стеклянные пластинки для исследования их однородности, нагретые тела для наблюдения конвекционных потоков воздуха и т. п. Однако это же обстоятельство создает и ряд затруднений, так как прибор
138 становится чувствителен к вибрациям и различного рода механическим и температурным воздействиям.
При изучении свойств этого прибора для большей наглядности принято вводить в рассмотрение мнимую плоскость Rj которая является изображением зеркала S2 в пластинке М. Эта плоскость называется относительной или референтной плоскостью. Результат интерференции и вид интерференционной картины получается такой же, какой получился бы в пластинке, ограниченной плоскостями Si и R. Придавая небольшие наклоны зеркалам Si и S2, можно получить клиновидную пластинку (R, S1) любого угла с ребром клина, ориентированным в любом желаемом направлении (фиг. 103). Продольные перемещения одного из зеркал дают возможность непре-
