Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
260. ідиєіся толької ко второму типу, примером которых является интерферометр Рэлея. Как будет показано ниже, такие интерферометры обладают особыми свойствами.
В рассмотренных до сих пор схемах источник света был совмещен с входным зрачком интерферометра.
В основу теории можно положить и иное, вполне равноправное и столь же условное допущение, что светящееся тело лампы сопряжено не с входным зрачком, а с интерференционным полем.
На фиг. 190 представлены два способа освещения при наблюдении колец равного наклона (сравнить с фиг. 65). На схеме фиг. 190,/1
Фиг. 190. Различные схемы освещения при наблюдении колец, равного наклона.
лампа установлена непосредственно у входной диафрагмы L- Пластинка Р, создающая интерферирующие пучки, слегка клиновидна. Кольца наблюдаются в фокальной плоскости Bf зрительной трубы Т. Центры выходных зрачков находятся в точках U1 и Lf2. На правой схеме (фиг. 190,Б) освещение устроено* по второму способу: лампа помещается в фокальной плоскости объектива коллиматора К и сопряжена с фокальной плоскостью Bf зрительной трубы. Для большей ясности можно- представить себе, что в фокальной плоскости коллиматора имеется перекрестие В, сопряженное с плоскостью В'. В данном случае от каждой из самосветящихся некогерентных точек поля В через входную диафрагму L в интерферометр поступает плоская волна и поэтому отверстие входного зрачка состоит из когерентных элементов. Вследствие клиновидности пластинки P в плоскости В' получается раздвоенное изображение перекрестия. Так как когерент ные точки поля, например, точки «і и не совпадают, то по представлениям лучевой оптики интерференция здесь невозможна. Однако в действительности точки Ci1 и а2 являются лишь центрами
261. дифракционных пятен и по представлениям волновой оптики интерференция может состояться, если дифракционные пятна настолько велики, что частично перекрывают друг друга. Речь идет, очевидно, о выборе надлежащих размеров входной диафрагмы L.
§ 33. Интерференция элементарных дифракционных пятен, получающихся от одной светящейся точки
В дальнейшем рассматриваются условия возникновения интерференции при втором способе освещения, когда источник света сопряжен с интерференционным полем. Содержание следующих параграфов разделяется на две части. Вначале излагаются общие соображения об условиях возникновения интерференционных полос. При этом выясняется, что на основе понятий, указанных в § 31, можно качественно оценить свойства интерференционных схем и сделать ряд выводов, полезных для практики. Вторая часть содержит численные расчеты контрастности полос для некоторых простейших случаев.
Каждая точка светящеюся тела лампы дает в пространстве изображений интерферометра две волны U1 и U2 (фиг. 191,Л), ограниченные отверстиями выходных зрачков L1 и L2. s1 и s2 — два когерентных дифракционных пятна, в плоскости которых лежат центры волн U1 и U2. Положение лампы можно отрегулировать так, чтобы одно из пятен, например, s2, совпадало с полем интерференции В. В результате совместного действия волн U1 и U2 в плоскости В получается суммарное дифракционное пятно, распределение энергии (освещенность) в котором зависит от разности хода и от взаимного расположения пятен si и s2.
На фиг. 191-,ZJ показан частный случай совпадающих выходных зрачков, имеющих круглую форму. Центры обеих волн U1 и U2 лежат в плоскости интерференции. Дифракционные пятна si и s2 смещены друг относительно друга соответственно наклону волн U1 и U2. (Контуры дифракционных пятен на этой и на следующих фигурах представляют собой первые дифракционные минимумы.) Так "как большая часть световой энергии сосредоточена внутри контуров Si и s2, то основные интерференционные явления наблюдаются в области перекрытия пятен.
Частный случай совпадающих дифракционных пятен представлен на фиг. 191Д Изофазные плоскости s1 и s2 здесь наклонены друг к другу сильнее, чем в предыдущем случае, вследствие чего в суммарном дифракционном пятне будут наблюдаться более частые интерференционные полосы, ориентированные вдоль линии пересечения плоскостей si и s2.
Подробное исследование распределения освещенности в суммарном дифракционном пятне, получающемся в интерферометре, сводится к изучению дифракции от двух отверстий. Однако в интерференционных схемах мы встречаемся с более общими случаями, чем те, которые обычно рассматриваются в курсах физики. Для наших целей достаточно пока отметить, что два когерентных световых потока, поступающих из выходных зрачков L1 и L2 в интерференцион-
262. ное поле, могут интерферировать лишь в том случае, когда дифракционные' пятна перекрывают друг друга. При полном совпадении пятен (фиг. 191,.6) в интерференции участвует весь световой поток. При неполном совпадении пятен (фиг. 191 ,Б) часть световой энергии исключена из интерференции. Поэтому можно ввести понятие о силь ной и слабой связи между когерентными пятнами Si и S2- Ослабле-
<-ч, у- -rf
CD -
1^2 ^ltS2
Фиг. 191. Различные случаи расположения когерентных дифракционных пятен в интерферометре.
