Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
266. воначально линза О дает изображение В'%. Последовательные изображения после отражений от зеркал S4 и Sg получаются в плоскостях В"2 и В'"2.
В исходном положении освещенность интерференционного поля равномерная и полос не имеется. При соотношении сторон прямоугольника S1S2: S2Sз=1 : 2 для получения полос различной ширины и ориентировки достаточно сделать подвижным только одно из зеркал^— именно S4. Это зеркало поворачивается вокруг двух осей X и У. Ось Y расположена в плоскости чертежа, а ось X перпендикулярна к этой плоскости. После поворота зеркала S4 вокруг оси X по часовой стрелке мы приходим к расположению фиг. 194,5. В интерференционном поле появляются полосы, перпендикулярные к
Фиг. 195. Различные случаи расположения изображений в интерферометре.
плоскости чертежа. Одновременно с этим плоскость изображения В"'2 также поворачивается и крайние точки поля оказываются расфокусированными. Размер диафрагмы L должен быть подобран соответственно этой расфокусировке.
При повороте' зеркала S4 вокруг оси Y наблюдаются более сложные явления. Плоскость изображения В'"2 поворачивается вокруг оси, лежащей в плоскости чертежа, и в то же время изображение поворачивается вокруг выводящего из интерферометра луча. Окончательный вид поля представлен на фиг. 194,Г. В этом случае диафрагма L может быть круглая и ее размер должен быть таков, чтобы диаметр дифракционных пятен был примерно в четыре раза больше расстояния между соответственными точками изображений на краях поля.
Таким образом общей причиной, препятствующей возникновению интерференции и понижающей контраст полос, является несовпадение изображений, даваемых двумя ветвями интерферометра. На сводной фиг. 195 представлены: А — вид сетки, проектируемой в интерференционное поле, и вид изображений в поле в различные случаях; В — раздвоение изображений, С — перекос изображений, D—разность увеличений, E (вид поля сбоку)—расфокусировка, F — кривизна одного из полей, G — наклон плоскостей изображений. Такие свойства интерференционных схем легко выясняются по прави-
267. лам геометрической оптики. После определения характера раздвоения изображений можно легко рассчитать размеры и форму входных диафрагм по формулам, известным из теории дифракции света.
Подобные же выводы были сделаны в § 5 (ем. фиг. 50) для схем с самосветящимися входными зрачками".
§ 34. Образование интерференционных полос в широко освещенном поле
Под широким полем будем понимать такое, которое по своим размерам во много раз больше дифракционного пятна. Так как источник света сопряжен с полем, то получить широко освещенное поле можно только за счет увеличения размеров источника света. При этом некогерентные дифракционые пятна, получающиеся от различных точек источника, накладываются в интерференционном поле друг на друга и появление интерференционных полос зависит от их совместного действия.
В предыдущем параграфе было указано, что интерференция может состояться лишь в том случае, когда изображения светящейся точки, даваемые различными ветвями интерферометра, настолько близки друг к другу, что соответствующие им дифракционные пятна перекрываются. К этому необходимому условию следует, очевидно, добавить, что в широко освещенном поле дифракционные пятна, происходящие от различных точек источника, должны действовать согласованно друг с другом. Если, например, в интересующей нас точке поля одно из дифракционных пятен дает минимум освещенности, то и все другие пятна должны давать в этой точке также минимум освещенности. В противном случае пятна, происходящие от различных точек источника света, будут нарушать то распределение освещенности, которое создается каждым из пятен в отдельности.
Для разъяснения обратимся к фиг. 196, иллюстрирующей наиболее простой частный случай. В пространстве изображений из двух круглых выходных зрачков L1 и L2 выходят когерентные волны U1 и U2, имеющие общий центр в точке Q. Внутри контура суммарного дифракционного пятна наблюдаются интерференционные полосы, соответственно разности хода и углу w (см. формулу 126). Номера полос обозначены на фигуре. Выделим в интерференционном поле элементарную площадку Q. Световой поток, доставляемый в поле от светящейся точки, распределяется по всей поверхности дифракционного пятна и через площадку Q проходит только небольшая часть этого потока. Если N — целое число, то площадка Q находится на светлой полосе.
Соседние точки светящегося тела источника дают пятна, несколько сдвинутые друг относительно друга. Распределение полос в этих пятнах может быть различным в зависимости от устройства интерферометра. На фиг. 196,Б показан процесс наложения пятен в одном из возможных случаев. Полосы распределены в пятнах таким образом, что на площадке Q порядок интерференции сохраняет постоянное значение. Это пример согласованного действия отдельных
268. дифракционных пятен, благоприятного для возникновения полос в широко освещенном поле.
Во втором частном случае (фиг. 196,5) система интерференционных полос передвигается относительно Q вместе с контуром пятна. При этом площадка Q бывает покрыта то светлой, то темной полосой, что, очевидно, неблагоприятно для возникновения интерференции, так как при совместном действии всех пятен получается среднее значение освещенности.
