Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
§ 22. Различные применения интерференции для измерения длин
1. B1 настоящем параграфе приводится несколько примеров применения интерференции для различных испытаний, связанных с измерениями длины. На фиг. 143 представлена схема дилатометра для измерения коэффициентов расширения твердых тел. Интерферомет-рический узел J (см. фиг. 143,Л) имеет следующее устройство. Испытуемый образец 2 изготовлен в виде цилиндра с плоскими полированными основаниями и ставится на плоскую пластинку 1. На той же пластинке помещено кварцевое кольцо 3, накрытое кварцевой пластинкой 4. Пригонка всех частей Такова, что в клинообразном воздушном слое между образцом и вер.хней пластинкой наблюдается небольшое число полос равной толщины.
При нагревании помещенного в термостат интерферометрического узла происходит расширение образца, которое приводит к изменению толщины воздушного слоя. Приращение длины образца определяют по числу интерференционных полос, прошедших через середину образца. В результате опыта получается разность коэффициентов расширения кварца и испытуемого тела.
Главная трудность эксперимента в данном случае состоит в том, что при нагревании происходит нарушение контакта между частями интерферометрического узла, которое может изменить толщину воздушного слоя и исказить результаты измерений. Изображенная на фигуре конструкция является чисто схематической и отнюдь не наилучшей в указанном отношении.
Преимущества интерференционного дилатометра объясняются малым объемом и размерами образца. Благодаря этому достигается более быстрый и равномерный прогрев ответственных частей прибора. Несмотря на малые размеры, точность измерения получается достаточно высокая благодаря чувствительности интерференционного метода.
Интерферометрический узел J помещается внутри термостата или электропечи А. Для освещения служит конденсор К, дающий телецентрический пучок лучей. Интерференционная картина, локализованная на плоскости образца, проектируется объективом трубы
13*
195 T на плоскость 5, где и может рассматриваться визуально — через лупу. Для удобства работы может быть применена фотографическая регистрация процесса нагревания. Для этого в плоскости S устанавливается довольно узкая щель, за которой находится фотокассета с непрерывно движущейся пленкой. Если температура постоянна и в интерференционной картине не происходит никаких изменений, то интерферограмма представляет собой ряд полос, идущих вдоль
Фиг. 143. Схема дилатометра с фотографической регистрацией
полос.
пленки. В процессе нагревания интерференционные полосы постепенно сдвигаются вдоль щели S, а на интерферограмме получаются наклонные полосы (фиг. 143,Б). Кроме интерференционных полос, на фильме записываются также температура, время и осевые линии для отсчетов. Таким образом весь процесс наблюдений полностью автом атизируется.
2. На фиг. 144 изображен способ поверки винтовых микрометров [33]. Между мерительными плоскостями микрометра вводится стеклянная плоскопараллельная пластинка P известной толщины,
196. после чего винт микрометра доводится до упора в пластинку. Если смотреть сквозь пластинку по направлениям стрелок, то у мерительных плоскостей наблюдаются интерференционные полосы. Кривые полосы получаются при неплоских мерительных поверхностях, число же полос зависит от непараллельности этих поверхностей. У микрометров высшего класса допустимое отклонение от плоскостности равно 0,6 мк, т. е. две полосы, а допустимое отклонение от параллельности около 1,5 мк, т. е. пять полос.
Если толщина пластинки P известна, то, произведя отсчет по барабану микрометра, можно определить также и погрешность шкалы микрометра. Для полной поверки микрометра применяется набор из четырех пластинок Р, толщины которых отличаются друг от друга на 0,12—0,13 мм, т. е. на у і оборота винта. Таким путем выясняются дефекты микрометра при четырех различных положениях винта.
3. К числу особенно точных изделий, для испытания которых может с успехом применяться интерференция, относятся калибры-пробки и шарикоподшипники. При изготовлении подшипников шарики
Фиг. 144. микрометра
Поверка винтового по плоскопараллельной пластинке.
=ГГ
й Б
Фиг. 145. Испытание калибров-пробок и шариков.
нередко подбираются (сортируются) с точностью до 1 мк. В особых случаях, например, для подшипников точных измерительных приборов, шарики сортируются с точностью до десятых долей микрона. Для работы таких подшипников имеет значение качество поверхностей шариков. Поэтому дефекты поверхностей шариков — некруг-лость (овальность, огранность), волнистость и др. подвергаются тщательному изучению.
На фиг. 145,А изображена схема для сравнения диаметра круг-
197. лого калибра К с длиной плитки М. Плитка притёрта к пластинке Р. Сверху плитки накладывается плоская стеклянная пластинка Q, как показано на фигуре. Разность размеров калибра и концевой меры определяется по числу интерференционных полос в воздушном клине на плоскости концевой меры. Круглость калибра может быть также определена по изменению вида интерференционной картины при вращении калибра.
