ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Интерференционные и теневые приборы Основы теории интерферометров из "Лабораторные оптические приборы Издание 2 " Интерференционные явления возникают в результате наложения двух или нескольких когерентных пучков лучей. Когерентными называют такие пучки лучей, у которых разность фаз колебаний сохраняется постоянной в течение вре]Мени, достаточного для наблюдения (регистрации). В обычных условиях нельзя получить когерентные пучки от различных источников света. Такие пучки в интерферометрах получают от одного источника делением его световой волны на две или несколько частей. Причем существуют два способа деления световой волны делением волнового фронта и делением амплитуды, в соответствии с чем интерферометры подразделяют на две большие группы приборов. [c.117] Интерферометры называют двух лучевыми, если взаимодействуют два когерентных пучка, и многолучевыми, если таких пучков большое число. [c.117] В этом случае результирующая интенсивность изменяется от минимального значения = О до максимального = 41 у. [c.118] Рассмотрим образование интерференционной картины при помощи зеркал Френеля (рис. III. 1). Лучи 1 и 2, выходящие под некоторым углом р из точечного монохроматического источника света L, падают на плоские зеркала и Sg и, отразившись от них, приходят под углом W в точку р. [c.118] Зеркала и Sj расположены под углом, близким к 180° (угол 0 мал) Lj и — изображения точки L в зеркалах. Эти точки Li и 2 можно считать центрами сферических волн, интерферирующих в зоне наложения. Центр участка обозначим М РуП Р 2 — зеркальные изображения точки Р. [c.118] Рассмотрим изменение разности хода в плоскости В, проходящей через точки Р м Р и перпендикулярной плоскости рисунка. [c.119] Ширина полосы зависит только от длины волны и угла пересечения интерферирующих лучей. [c.119] Поверхность (в частном случае плоскость), в которой наблюдается интерференционная картина, называют полем интерференции. Поле интерференции на рис. П1.1 выбрано произвольно. Оно может находиться в пределах пространства, общего для двух интерферирующих пучков, т. е. на удалении от центра зеркал от нуля до бесконечности. [c.119] Контраст полос является одной из главных характеристик интерференционного поля. Только в идеальном интерферометре достигается максимальный контраст, равный единице. Рассмотрим основные причины понижения контраста полос в реальном интерферометре. [c.120] Выделим в плоскости протяженного источника света две светящиеся точки L и I (рис. 111.3). Для точки Ь вторичные источники Ц и 2 сдвинуты относительно и 2, но Ь21 = 11Ь-2 а, поэтому интерференционная картина от источника имеет такой же вид, что и от источника Ь, но смещена относительно нее на расстояние РР = (угловое смещение ш). [c.120] Пусть источником света служит щель шириной d с центром в L и пусть число точечных источников, образующих щель, так вели со, что ее люжно считать непрерывным источником. [c.120] Из (111.12) следует, что контраст К зависит от ширины источника с1 (рис. 111.4). Контраст превышает 0,9, если й меньше Я/4р, и равен нулю, если с1 достигает Я/р. В первом случае говорят о допустимом контрасте и допустимой ширине источника, во втором— о критической ширине источника света. Выбор величины К == 0,9 во многом случаен. В интерферометрии пока нет устоявшегося критерия допустимого значения контраста, пригодного для различных способов регистрации картины. По этой причине целесообразно рассчитывать критический размер источника света, а затем в реальном интерферометре уменьшать его до достижения такого контраста, который обеспечит надежную регистрацию картины. [c.121] Условие критического контраста и критической ширины источника света в общем виде формулируется следующим образом контраст полос равен нулю, если разности хода от элементарных крайних участков источника в одной и той же точке поля отличаются на длину волны л. [c.121] Практическим правилом для нахождения плоскости локализации является условие пересечения интерферирующих лучей в этой плоскости, если сами лучи вышли из источника по одному направлению (угол р = 0). [c.122] В плоскости локализации наблюдаются полосы наивысшего качества, т. е. оптимальные одновременно по двум характеристикам — яркости и контрасту. В других плоскостях, например вблизи плоскости локализации, полосы при той же яркости будут меньшего контраста или при том же контрасте меньшей яркости. [c.122] Каждая компонента образует свою интерференционную картину, а полная интенсивность в любой точке поля равна сумме интенсивности монохроматических картин. [c.122] Предположим, что диапазон длин волн источника АЯ, = Яа— Я1, а средняя длина волны Я. Центральные (нулевого порядка) максимумы всех монохроматических картин совпадают в точке поля с разностью хода А = О (рис. П1.5). С удалением от центра картины монохроматические полосы все более смещаются относительно друг друга, ибо ширина полосы пропорциональна длине волны. [c.122] Например, в спектре натриевой лампы имеются две яркие линии = 5890 АиЯз = 5896 А ( дублет натрия). Такую лампу, как следует из (111.19), можно использовать в интерферометрах, где разность хода не превышает 0,3 мм. [c.123] Сказанное выше полностью относится и к квазимонохромати-ческим источникам света, тем более, что в этом случае контраст восстанавливается не полностью, а частично, и с ростодг А восстанавливается все в меньшей степени. [c.124] Если свет не квазимонохроматичен, т. е. не выполняется условие (III.15), то наблю. аемая картина зависит также от спектральной чувствительности применяемого нрие.мника излучения. Рассмотрим практически важный случай, когда используется источник белого света, а картина регистрируется визуально. Эффективный диапазон длин волн для такой системы простирается от 4000 A до 7000 A и ЛШ 0,5. [c.124] Вернуться к основной статье