ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Требования к конструкции двухлучевого интерферометра из "Лабораторные оптические приборы " При проектировании интерферометра важно правильно определить требования к его конструкции. Для этого прежде всего необходимо ясно представлять себе те факторы, которые влияют на интерференционную картину и могут привести к ее исчезновению или таким ее изменениям, которые внесут погрешности в измерения. [c.160] Важными факторами, влияющими на работу интерферометра, являются внешние воздействия, к которым мол но отнести вибрации и тепловые потоки. На точность линейных измерений при помощи интерферометров влияют влажность воздуха и атмосферное давление. Если последние параметры могут быть учтены при измерении посредством внесения соответствующих поправок, то вибрации и тепловые воздействия должны быть исключены за счет соответствующей конструкции прибора. [c.160] Для устранения влияния вибраций жесткость соединения основных элементов схемы ннтерферометра должна быть возможно больше с таким расчетом, чтобы при вибрациях основные элементы конструкции колебались совместно и одинаково (с одинаковой частотой и амплитудой). Кроме того, в зависимости от условий работы интерферометра должны быть предусмотрены амортизационные устройства. В некоторых приборах амортизатором может служить пористая резина, которую располагают между столом и основанием интерферометра. В крупных интерферометрах применяют пружинные амортизаторы. [c.161] Тепловые воздействия особенно в случае неравномерного нагрева разных ветвей прибора приводят к смещению интерференционной картины. С одной стороны они могут вызывать изменение показателя преломления воздушной среды в одной из ветвей интерферометра, а с другой — смещение некоторых оптических узлов вследствие нагрева металлических конструкций. [c.161] Для устранения влияния тепловых потоков в некоторых приборах основные узлы помещаются в корпусе, закрытом кожухом таким образом, что между ними создается воздушная теплоизоляционная прослойка. [c.161] Для получения контрастной интерференционной картины максимальной яркости прибор должен быть хорошо отъюстирован. Для этого приходится осуществлять весьма малые перемещения основных деталей интерферометра (в ряде приборов таких деталей оказывается достаточно много). Кроме того, при измерениях необходимо настраивать интерферометр на различную ширину полос, изменять их наклон, добиваться локализации полос в определенной плоскости. Многие приборы рассчитываются на работу и с полосами равной толщины и с полосами равного наклона. [c.161] Эти обстоятельства предъявляют третье требование к конструкции ннтерферометра обеспечение удобных, надежных и достаточно точных перемещений основных деталей прибора при его настройке и работе. Последнее требование вступает в противоречие с условием жесткости и поэтому должен быть найден оптимальный вариант конструкции, удовлетворяющий обоим требованиям. При проектировании нужно предусмотреть основную юстировку интерферометра на заводе-изготовителе с таким расчетом, чтобы прн транспортировке прибора она сохранилась. Должна быть предусмотрена возможность настройки интерферометра в процессе эксплуатации для наблюдения интерференционных полос определенной ширины и наклона, а в необходимых случаях возможность локализации полос в заданной плоскости. [c.161] Следует учитывать, что для получения контрастной интерференционной картины при широком источнике света нужно, чтобы обе ветви прибора были возможно больше подобны друг другу. Во многих схемах интерферометров это условие осуществляется. [c.162] Интерферометры различаются по следующим основным признакам принципу устройства, назначению, виду наблюдаемой интерференционной картины и типу используемого источника света. [c.162] С точки зрения принципа устройства, интерферометры можно разделить на две группы. К первой группе относятся приборы, в которых интерференция происходит между различными пучками лучей, распространяющимися от одной светящейся точки. Характерными приборами данной группы являются интерферометры с использованием зеркал Френеля и интерферометр Рэлея, рассматриваемый ниже. Они просты в эксплуатации, не очень чувствительны к вибрациям и поэтому нет необходимости в высоких требованиях к жесткости их конструкции. К интерферометрам второй группы относятся приборы, в которых интерференция возникает между двумя пучками лучей, происшедшими из одного первичного пучка. К приборам этой группы относятся интерферометры Майкельсона, Цендера—Маха, Жамена и др. [c.162] По назначению интерферометры можно разделить также на две группы. К первой группе относятся приборы, при помощи которых измерения производятся по смещению интерференционных полос. Таким путем измеряют линейные и угловые размеры, определяют показатели преломления сред и т. д. Для получения точных результатов измерений чрезвычайно важно, чтобы интерференционная картина была стабильна во времени. Поэтому должна быть обеспечена возможно большая жесткость связей основных узлов и предусмотрена защита от влияния тепловых потоков и вибраций. [c.162] К интерферометрам второй группы относятся приборы, основанные на измерении величины искривлений интерференционных полос. По искривлению полос исследуются волновые аберрации оптических систем, определяется форма оптических деталей, оценивается величина шероховатости поверхности, распределение плотности в газовых потоках и т. п. Влияние внешних воздействий не приводит к значительному снижению точности работы большинства приборов данной группы. Однако в крупногабаритных приборах особенно таких, как интерферометры Цендера—Маха, влияния внешних воздействий должны быть устранены. [c.163] Искривление интерференционных полос, вызванное несовершенством оптических деталей интерферометра, приводит к систематической ошибке измерений. Поэтому допуск на искривление полос должен быть установлен в пределах точности измерений. Интерферометры второй группы требуют строгой локализации полос в заданной плоскости измерений. Это обстоятельство предъявляет высокие требования к качеству юстировки. [c.163] По виду наблюдаемой интерференционной картины интерферометры разделяют в зависимости от того, с какими полосами производятся измерения. Здесь имеются в виду полосы равной толщины и полосы равного наклона. Первые наблюдаются на конечном расстоянии от пластин или зеркал, а вторые — в бесконечности. В некоторых приборах, как например, в интерферометре МИИ-4, картину можно считать смешанного типа, так как поле интерференции сопряжено с плоскостями эталонного зеркала и контролируемой поверхности, а по отношению к разделительной пластине оно находится в бесконечности. [c.163] Наклон зеркал интерферометра меняет щирину и наклон полос равной толщины без изменения их контрастности и уменьшает контрастность полос равного наклона без изменения их ширины. [c.164] Сдвиг интерферирующих волн параллельно своему распространению в одной из ветвей ннтерферометра (например, Цендера— Маха) не изменяет наклон и ширину полос равной толщины, но снижает их контрастность. Контрастность полос равного наклона при этом сохраняется, но изменяется их угловая ширина. [c.164] Полосы равной толщины при широком источнике света достаточно контрастны, если обе ветви интерферометра подобны друг другу и одинаковы по своим оптическим характеристикам. Ухудшение этих условий снижает контрастность полос. Полосы равного наклона контрастны при любой ширине источника света, если нет диафрагм, перекрывающих соответствующие пучки лучей в обеих ветвях интерферометра. Причины, снижающие контрастность полос равной толщины при широком источнике света, приводят к искривлению полос равного наклона. [c.164] Разделение интерферометров по типу применяемого источника света основывается на различии требований к оптической системе прибора при работе с монохроматическим и белым светом. Особенности работы ннтерферометра с источником белого света рассматривались выше. [c.164] Прн определении требований к конструкции интерферометра следует учитывать и необходимую точность измерений. Естественно, что с повышением точности измерений возрастают требования к уменьшению внешних влияний. Условия эксплуатации приборов также являются важным фактором, который должен быть учтен при разработке конструкции интерферометра. С увеличением габаритных размеров прибора, часто связанных с желанием исследовать изделия большой длины или большие площади сечений сред, чрезвычайно возрастают требования как к уменьшению влияния внешних воздействий, так и к оптическим деталям интерферометров. [c.164] Вернуться к основной статье