Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
3. Следующей характеристикой является вид интерференционных полос. В интерферометрах с многократными отражениями — это тонкие светлые линии на темном фоне или тонкие темные линии на светлом фоне. В технических интерферометрах, имеющих только две ветви, ширина светлых и темных полос одинакова. В дальнейшем рассматривается только последний случай.
4. Контрастность полос может быть выражена отношением
А(129)
Em+Em
где Em и Em — освещенности в светлых и темных полосах. Контрастность зависит от многих причин. Имеют значение монохроматичность источника света, вредные рефлексы в схеме интерферометра, различная яркость интерферирующих пучков и, наконец, размеры, форма и расположение диафрагм. При конструировании интерферометров источник света (спектральная лампа или гейслерова трубка) выбирается после грубо ориентировочного расчета разности хода, от которой зависит требуемая степень монохроматичности. Устранение вредных рефлексов и уравнивание яркостей пучков достигается известными в технике средствами. Трудной задачей является расчет размеров и формы диафрагм и именно здесь сказывается неприспособленность современной теории интерферометров для практических расчетов.
5. При интерференции в белом свете характеристикой является также и цвет получающихся полос,
§ 31. Некоторые понятия из физики и прикладной оптики, необходимые для теории интерферометров
Перечислим кратко те понятия из физики и прикладной оптики, которые будут необходимы в дальнейшем.
1. Для возникновения интерференции требуется, чтобы два луча, встречающиеся в какой-либо точке интерференционного поля, были когерентны, т. е. сохраняли бы постоянную разность фаз. Когерент-
252. ными могут быть только такие лучи, которые выходят из одной и той же точки светящегося тела. Всякие усложнения этого простого понятия, какие мы встречаем, например, в книге Р. Поля [10], нежелательны, так как они затемняют физический смысл интерференции.
Из понятия о когерентности вытекает приведенное выше (стр. 250) правило составления интерференционных схем.
Так как каждая точка светящегося тела А (фиг. 181) излучает расходящиеся лучи, то встреча когерентных лучей в точке В может быть достигнута только искусственным путем — за счет введения вспомогательной оптической системы. Из фиг. 181 ясно, что в общем случае точки А и В не сопряжены друг с другом.
Понятие когерентности распространяется и на' светящиеся точки. Когерентные точки получаются также только1 искусственным путем — как два (или несколько) оптических изображений одной И той же само- Фиг. 181. Интерференционная схема, светящейся точки.
Явления интерференции объясняются тем, что при наложении когерентных световых потоков складываются амплитуды с различными фазами (векторное сложение). При этом результирующая освещенность в общем случае бывает не равна сумме слагаемых освещенностей. При наложении некогерентных световых потоков складываются непосредственно освещенности.
2. Поверхность световой волны рассматривается в оптике как изофазная поверхность. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля элементы поверхности волны можно считать когерентными вторичными источниками света, которые излучают свет во все стороны и нахо-
дятся в одинаковых фазах. Такое представление объясняет явления дифракции и, в частности, интерференционный опыт Юнга.
3. Введение понятия о сопряженных точках сильно облегчает построение теории интерферометров. В основе этого понятия лежит принцип равных времен (принцип таутохронизма). Вдоль любого луча, соединяющего сопряженные точки (фиг. 182) LnP, свет пробегает расстояние между ними в одно и то ніє время. Поэтому все лучи, выходящие из самосветящейся точки L, приходят в точку P в одной и той же фазе. Вследствие этого в точке P получается сильная концентрация энергии, чем и объясняется образование оптического изображения.
253. Сопряженные точки и сопряженные плоскости строятся по простым и общеизвестным правилам гауссовой оптики.
Принцип равных времен облегчает расчеты длин оптических путей. Если требуется, например, рассчитать длину пути по ломаной линии LAP (см. фиг. 182), то вместо этого можно произвести расчет пути по прямой линии LOP, так как
(LAP) = (LOP). (130)
Длины, взятые в скобки, здесь и в дальнейшем обозначают оптическую длину пути.
I I im ' .11
I I .....ТтЕм^^ I SB
6
Фиг. 183. Дифракционные фигуры (пятна) от круглого и прямоугольного
отверстий.
Особенными сопряженными плоскостями в оптических системах являются: главные фокальные плоскости, зрачки, люки и др.
4. При изучении явлений интерференции приходится решать задачу о распределении световой энергии в интерференционном поле. Представлений лучевой оптики для этого недостаточно (см. С. И. Вавилова [9]).. Более строгая теория может быть построена с учетом явлений дифракции. К сожалению, до настоящего времени решено очень мало практических задач, относящихся к дифракции. С дифракцией связаны такие важные понятия, как, например, разрешающая способность и чувствительность установки на резкость изображения (чувствительность фокусировки).
