Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Дальнейшие выводы из этих формул приведены в § 5.
Следующие схемы (фиг. 187) представляют два способа получения полос в тонком клине (сравнить с фиг. 61 и фиг. 116). В случае А интерференция наблюдается непосредственно глазом О, аккомодированным на поверхность клина В. S <— широкая светящаяся поверхность. Выходной диафрагмой схемы (выходным зрачком) является зрачок глаза L'. На поверхности S основания конусов лучей, входящих в глаз, ограничены окружностями C1 и C2. Каждая точка общего заштрихованного участка этих окружностей дает пару когерентных лучей, сходящихся на ретине глаза. Точки , лежащие
О
Фиг. 186. Интерференционная схема.
S=LQ2-LQi +const., 8 = L2Q' — L1Q' + const.
(134)
(135)
17 А. Н. Захарьевский
257 во внешних лунках окружностей, дают только по одному лучу, неспособному интерферировать с другими лучами. Это создает в интерференционной картине вредный светлый фон, особенно заметный при большой клиновидноети слоя В, т .е. при частых полосах. Как мы видим, данная схема имеет один выходной зрачок и два входных зрачка.
На фиг. 187,Б для получения полос в клиновидном слое В применено осветительное устройство, состоящее из линзы и диафрагмы L (входной зрачок). Отдельные точки диафрагмы некогерентны. Из каждой точки поля выходят два конуса лучей, состоящих из когерентных пар. Если в принимающую часть схемы не введено
ограничивающих диафрагм, то в данном случае имеется один входной зрачок.
На фиг. 188 изображены две схемы для испытания плоскопараллельных пластинок по кольцам равного наклона. Соответствующий метод и прибор описаны на стр. 129. В первой схеме наблюдатель рассматривает интерференционное поле В через диафрагму L' (выходной зрачок) и окуляр O2.
После отражения в поверхностях испытуемой пластинки P диафрагма L' дает два изображения L1 и L2, которые являются входными зрачками, так что данная схема имеет два входных и один выходной зрачок. Из фигуры видно, что при наклонных пучках эта схема страдает тем же недостатком, что и схема фиг. 187,Л. Относительное перекрытие окружностей Ci и C2 на поверхности широкого источника света S (сравнить с фиг. 187,Л) будет тем меньше, чем больше расстояние между L1 и L2 и чем меньше диаметр диафрагмы U. Такие условия будут иметь место при толстых пластинках Р, обладающих относительно большой клиновидностью. В результате, в поле зрения могут быть видимы только центральное пятно и ближайшие к нему кольца.
А
Б
Фиг. 187. Ограничение пучков в интерференционной схеме.
258. На схеме фиг. 188,? диафрагма L установлена перед окуляром O1. Ее изображения получаются в ZZ1 и ZZ2- Эта схема имеет, следовательно, один входной и два выходных зрачка. Структура выходящих пучков здесь такая же, как и в схемах фиг. 187,Б и фиг. 186, т. е. выходящие пучки целиком состоят из пар когерентных лучей. Благодаря этому в поле зрения видны самые мелкие кольца равного накло-на до предела разрешающей способности глаза.
Установка диафрагмы за окуляром O2 по схеме фиг,. 188,Л может быть объяснена только недосмотром конструктора прибора. Интересно отметить, что эта ошибка в свое время была допущена Аббе и Пульфрихом. Построенный ими прибор был описан Чапеким
Фиг. 188. Интерферометр для испытания плоскопараллельных пластинок. А — старая конструкция; Б — новая конструкция.
(S. Czapski [14]). Схему и фотографию интерферометра см. в книге О. Хвольсона [15], стр. 581.
На фиг. 189 представлена схема интерферометра для испытания плоскостей, который более подробно описан на стр. 161. Входная диафрагма D1 имеет диаметр dx. Интерферирующие пучки дают два изображения входной диафрагмы D1 и D\ в плоскости второй, вспомогательной диафрагмы D2 (диаметр d2). Расстояние между центрами D1 и D1 зависит от клиновидности слоя воздуха между G и Р, т. е. от ширины полос.
На фигуре показано расположение изображений D1 и D\ относительно диафрагмы D2 при различной ширине интерференционных полос, а также в обратном ходе лучей, расположение D2 и Dn2 относительно диафрагмы D1. Случай А, при котором
расстояние центров равно DlDrl = Cii — йъ является критическим. При D\D "X >d3 — d1 внешние части выходных зрачков D\ и D[ отсекаются краями диафрагмы D2. Случай Б—промежуточный и соответствует условию
dt- d1<D[D[<d2.
13*
259 Здесь пучки лучей, выходящих из диафрагмы D2t состоят частью из когерентных пар, частью из отдельных лучей, не способных к интерференции. Когерентные пары находятся в заштрихованных участках. В этих случаях полезно диафрагмировать отверстие D1, оставляя открытой только его среднюю, заштрихованную, часть.
Наконец, начиная с расположения случая В (D1Dn1=(I2), контраст полос падает до нуля, так как выходящие пучки целиком состоят из некогерентных лучей.
Можно считать, что в случаях Б и В рассматриваемая схема имеет, два входных и два выходных зрачка.
Фиг. 189. Интерферометр для испытания плоских поверхностей.
Итак, в зависимости от расположения действующих диафрагм интерференционные схемы могут быть разделены на два типа. К первому типу относятся схемы, имеющие один входной зрачок (фиг. 186, 187,Б, 188,Б). В общем случае такие схемы имеют два выходных зрачка. В частном случае, когда выходные зрачки совпадают, ширина полос становится бесконечно велика и освещение поля становится равномерным. Схемы второго типа (фиг. 187,А, 188,Л) имеют два входных зрачка, которые возникают за счет дополнительных диафрагм, ограничивающих выходящие пучки. Контраст интерференционной картины в интерферометрах второго типа ослаблен благодаря наличию лучей, неспособных к интерференции. Так как дополнительные диафрагмы имеются во всех интерферометрах (зрачок глаза наблюдателя, диафрагма фотообъектива и т. п.), то при известных условиях интерферометры первого типа могут переходить во второй тип. Однако существуют схемы, принципиально относя-
