Интерферометры классические

Измерения можно выполнять в деталях объемной формы (модели конструктивных элементов аппарата) с неплоскими поверхностями и рассеивающим отражением, тогда как классическая интерферометрия применима лишь при зеркальных плоских поверхностях. Для определения относительных деформаций аналогично методу муаровых полос проводят диф- [c.339]

Во-вторых, высокая информативность голограммы обеспечивает анализ тонкой структуры световой волны (например ее поляризацию), дает возможность исследовать объекты произвольной формы, в то время как в классической интерферометрии возможно изучение объектов только простой формы и с высоким качеством поверхности, так как в противном случае формирование опорной волны становится практически невозможным. [c.31]

Спекл-интерферометрия, также как и голографическая-интерферометрия, где для освещения обычно используют лазерные источники, позволяет измерять смещения (статические и динамические) и исследовать форму оптически грубой поверхности с чувствительностью порядка длины волны света. По.этому новые интерферометрические методы можно рассматривать как перенос методов классической интерферометрии на широкий класс объектов и систем, которые находились ранее за их пределами. Спекл-интерферометрия развивалась на принципах голографической интерферометрии и базируется на спекл-эффекте, который приводит к формированию случайной интерференционной картины, наблюдаемой при рассеянии когерентного света на оптически грубой поверхности. [c.33]

АВТОР. Интерференцию классическая суперпозиция объясняет. Но как быть с результатами опыта по подглядыванию за поведением микрообъекта в интерферометре При этом происходит разрушение интерференции. Классическая суперпозиция этого разрушения объяснить не может, [c.123]

Представляет интерес еще один метод ГНК, а именно голографическая корреляция. Большинство работ по ГНК было выполнено с использованием классической голографической интерферометрии, в которой интерференционные полосы формируются и интерпретируются как результат взаимодействия двух взаимно когерентных волновых фронтов. При таком подходе исследуются отдельные участки путем сравнения от точки к точке. Однако метод голографической корреляции позволяет проводить такое сравнение сразу по всей площади и получать относительную интенсивность, по которой судят о подобии двух обрабатываемых волновых фронтов. Интенсивность вычисляют интегрированием волнового фронта по большой площади, и она записывается в виде корреляционного интеграла. Волновые фронты исходят от испытуемого объекта, к которому прикладывается нагрузка способом, аналогичным другим методам ГНК. [c.342]

Классические интерферометры подробно обсуждаются в литературе (см. достаточно полные обзоры [37, 40J). В интерферометрах с разделением пучка, например в интерферометрах Маха — Цен-дера и Майкельсона, плоская волна разделяется на две волны, распространяющиеся по двум путям, один из которых проходит через исследуемую область, а по другому пути идет волна, играющая роль опорной. Второй светоделитель (ил г в случае интерферометра Майкельсона вторичное прохождение через светоделитель) [c.504]

Голографические интерферометры, работаюш,ие в реальном времени, менее критичны к стабильности, чем их классические аналоги. Уникальным свойством голографии является способность записывать множество изображений на одну и ту же голограмму, причем при восстановлении они интерферируют как независимые волновые фронты. Интерферометрия с двойной экспозицией голограмм позволила ослабить на порядок критерий стабильности по времени экспозиции. Эта способность записывать волновые фронты за различное время, а также тот факт, что теперь в интерферометрии можно использовать произвольные волновые фронты 19, 20], сделали голографический подход гораздо более гибким, чем классический, Даже голограммы движущихся объектов содержат информацию о движении, причем изучение этих голограмм совершило переворот в исследованиях вибраций [32]. [c.506]

В голографических интерферометрах в отличие от классических интерференционные полосы формируются, даже если волновые фронты объектных пучков испытывают очень сложные пространственные изменения фазы. Поэтому голографическая интерферометрия позволяет изучать (с интерферометрической "точностью) диффузно отражающие или пропускающие объекты, которые просто невозможно приспособить к классическим интерферометрам. Такая гибкость представляет собой лишь одно из уникальных преимуществ голографического подхода в интерферометрии. [c.508]

Классические интерферометры являются по существу устройствами, работающими в реальном времени, поскольку различные оптические элементы, входящие в их состав, зафиксированы, а запись в эксперименте производится лишь на выходе. Со времени получения первых экспериментальных результатов по голографической интерферометрии в режиме усреднения по времени [32] [c.508]

В голографической интерферометрии, как и в классической, для устранения неоднозначности, связанной с невозможностью отличить положительный фазовый сдвиг от отрицательного, полезно применять интерферограммы ограниченных полос. В случае интерферограмм стационарных явлений этой неоднозначности можно избежать путем наклона плоскости волнового фронта на некоторый угол ь известном направлении между экспозициями дважды экспонируемой голограммы. В результате будет образовываться фон в виде прямых полос, которые можно использовать для определения того, насколько изменяется длина оптического пути в образце, Положительные и отрицательные отклонения величины А/ вызывают смещения полос в противоположных направлениях аб- [c.519]

Как мы показали выше, голографическая интерферометрия очень удобна и полезна при изучении прозрачных сред, поскольку она расширяет возможности классической интерферометрии. В деле же изучения трехмерных диффузных объектов голографическая интерферометрия совершила настоящий переворот она позволяет выполнять измерения, которые в классической интерферометрии представляются невозможными. Стали доступными измерения не только поверхностей, неровность которых приводила к их абсолютной непригодности для исследования их средствами обычной оптики, но даже и таких поверхностей, глубина рельефа которых не допускает точных измерений из-за ограниченной глубины фокуса обычной оптики. Голографическая интерферометрия позволяет получать также информацию о временном течении процесса, добавляя еш,е одно измерение при изучении процессов вибраций и деформаций [18, 33—35]. К счастью, методы реализации таких устройств не более сложны, чем в обычной голографии. Принципиальные отличия состоят в необходимости возбуждения объекта и синхронизации источника света. Расшифровку интерферограммы, как и в случае прозрачных сред, можно успешно осуш,ествлять либо качественно, либо количественно. В последнем случае для получения оптимальных результатов желательно использовать усовершенствованные методы преобразования данных. [c.525]

Хотя оптическая плотность фотографий, полученных с картин голографических полос, может и не представлять собой точную копию интенсивности полос, разрешение полос определяется распределением освещенности, которое для голограмм с усреднением во времени пропорционально / Ф), а для голограмм двух экспозиций записывается в виде sin ф. Возможность наблюдать разницу в плотности влечет за собой возможность наблюдения пространственных смещений полос и, следовательно, устанавливает предельное разрешение по смещению. Измерения положения полосы становятся критичными, когда деформации определяются из голограмм, поскольку такие измерения связаны с различиями в положениях полос (производных амплитудной функции), и, следовательно, небольшие ошибки при измерении положения полосы приводят к увеличению ошибки при расчете деформаций. Хотя для увеличения резкости полос на голограмме двух экспозиций или при регистрации вибраций можно было бы применять в принципе многоволновые голографические методы точно таким же способом, как и классическую многолучевую интерферометрию, сложность постановки такого эксперимента делает привлекательной систему, основанную на более традиционном подходе. [c.547]

Голографическая интерферометрия по существу обеспечивает получение той же информации, что и обычные интерферограммы, а именно позволяет получать измерения в единицах длины волны света по изменениям оптического пути в процессе эксперимента. Однако по ряду причин в большинстве случаев ее практическое значение намного выше по сравнению с классическими методами. [c.548]

Поскольку длина волны света очень мала, то так же, как и в классической интерферометрии, можно фиксировать очень малые изменения с большой точностью, которая выражается в долях длины волны света. Что касается точности, то здесь голографическая интерферометрия ничем не отличается от классической и не дает ничего нового. Однако в некоторых случаях голографическая интерферометрия позволяет осуществить то, что было невозможно сделать классическими методами. [c.154]

Кроме того, классическая интерферометрия имеет дело только с объектами, имеющими поверхности оптического качества. Для голографической интерферометрии эти требования не обязательны. Исследуемые поверхности могут отражать свет диффузно. [c.154]

Следующим преимуществом голографической интерферометрии перед классической является возможность воспроизвести форму зарегистрированной волновой поверхности в те моменты времени, [c.154]

Голограмму с двойной экспозицией целесообразнее всего применять при изучении динамических процессов. При использовании лазера с двумя близкими по времени импульсами можно записать, например, дифференциальную картину двух состояний в момент времени t и очень близкий к нему момент (t + Д )-Классическая интерферометрия такую задачу решить не может. [c.159]

Реальные источники спектральных линий не дают ни бесконечно малой ширины спектра, ни спектра постоянной интенсивности. Поэтому анализ, проведенный выше, может служить только иллюстрацией. Для некогерентного источника с одной спектральной линией в зависимости от времени задержки контрастность уменьшается почти как функция Гаусса, так что точного значения нуля для V %) не существует. Вообще говоря, о форме спектральной линии можно судить по точке, в которой функция видности уменьшается в е раз, в предположении гауссова профиля спектральной линии. Такой метод определения формы линии (и, следовательно, измерения времени когерентности), очевидно, неточен, если контрастность медленно меняется при изменении разности хода (как, например, в газовых лазерах, где контрастность полос не меняется заметным образом при разности хода в несколько сотен метров). Таким образом, хотя принципиально мы можем пользоваться интерферометром Майкельсона для определения времени когерентности лазеров, применение классических методов к газовым лазерам практически [c.368]

В 5.6 описаны опыты, в которых исследовалась зависимость видимости интерференционной картины от степени монохрома-гичности излучения, используемого для освещения интерферометра Майкельсона. Эти классические опыты позволили внести простейшие понятия теории когерентности и явились базой дальнейшего развития методов спектроскопии (Фурье-спектроскопия и др.). В последующем изложении мы подробно рассмотрим физический смысл понятий временной и пространственной когерентности, играющих большую роль при выборе оптимальных условий эксперимента по интерференции различных световых потоков. [c.185]

Для иллюстрации этого основного положения остановимся на интересных исследованиях, целью которых было определение угловых размеров некоторых звезд ( красных гигантов и др.). История развития этих исследований восходит к созданию Май-кельсоном звездного интерферометра . Рассмотрим идею этого классического опыта и последующих исследований. [c.335]

В эксперименте интерферометр освещался светом неон-гелиевого лазера, излучающего одну частоту. Это позволило удалить подвижное зеркало М2 на несколько метров и продемонстрировать возможность наблюдения интерференции при столь большой разности хода, так как длина когерентности для лазерного излучения значительно больше Lkq,- 3 30 см, характерной для обычных источников света. Но очевидно, что если зеркало М2 будет передвигаться на расстояние, меньшее 1-ког ( о близко к нулю — световые пути внутри интерферометра примерно равны, Д/ изменяется в пределах нескольких сантиметров), то анало гичная интерференционная картина будет наблюдаться при освещении интерферометра светом обычного (нелазерного) источника, например спектральной линией, излучаемой газоразрядной плазмой, с шириной й/.дои В этом убеждают нас, в частности, классические опыты Майкельсона, который измерял видимость V интерференционных колец при постепенном увеличении разности хода, создаваемой перемещением зеркала М2. Но если при остановках зеркала М наблюдалась стационарная интерференционная картина, то при его движении в указанных пределах неизбежно должен возникать плавный переход от одной стационарной картины к другой, т.е. ее изменение во времени, и появится бегущая интерференционная картина. [c.396]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

Микрообъект в интерферометре. Начнем с хорошо известного опыта по интерференции света. На рис. 4.3 показана схема простейшего интерферометра 1 — источник монохроматического света, 2 — экран с щелями Л и Б, 3 — экран-детектор, регистрирующий распределение интенсивности падающего на него света. Это распределение описывается на рисунке кривой I (х), имеющей интерференционный характер, что хорошо объясняет классическая волновая теория света. Напомним, что интерференцию света наблюдали еще в XVII в. (Гримальди), а ее объяснение на основе волновых представлений было дано в начале [c.95]

Классическая волновая оптика во всех деталях количественно описывает явление интерференции. Эксперимент полностью подтверждает теорию. В интерферометре Маха-Зендера осуществляется двухлучевая интерференция делением амплитуды волн с помощью полупрозрачных пластин А и D. Интерферирующие волны проходят различные пути AB D и ABjD, отдаление которых друг от друга в пространстве может быть сколь угодно большим. [c.410]

Любой классический интерферометр, который был разработан для измерения изменений длины оптического пути как на пропускание, так и на отражение от высококачественных оптических элементов, имеет соответствующий голографический аналог. Классические интерферометры характеризуются не столько устройством оптических элементов, сколько тем (так как это устройство может сильно меняться в зависимости от конкретного применения), являются ли интерферометрически сравниваемые волновые фронты почти плоскими или сферическими с относительно небольшими фазовыми отклонениями от идеального волнового фронта. Вследствие этого оптические элементы, используемые в составе классического интерферометра, должны изготавливаться с высокой степенью точности, чтобы не вносить паразитных полос в результирующую интерференционную картину. Наоборот, голография, позволяет восстанавливать волновые фронты с произвольным изменением фазы поперек волнового фронта, что открывает возможности применения в интерферометрии элементов с более низким оптическим качеством. Голографическая интерферометрическая система может быть выполнена на рассеивающих элементах, которые вообще нельзя использовать в классических методах. Поскольку в классических интерферометрах производится сравнение волновых фронтов, а не их запись, то такие приборы работают в реальном времени, что требует от оптических элементов интерферометра высокой стабильности и до некоторой степени столь же высокой стабильности изучаемого явления. С другой стороны, в голографическом интерферометре сравниваемые волновые фронты запоминаются, так что экспериментатору доступно еще одно измерение, а именно во времени. Наличие временной переменной является весьма существенной частью голографической интерферометрии, что привело к многочисленным новым ее применениям, играющим важную роль особенно в области изучения вибраций. [c.504]

Рис. 1. Голографические аналоги классических иитер4>ерометров. а — однопроходный интерферометр типа интерферометра Маха — Цендера б — интерферометр типа интерферометра Майкельсона с двукратным прохождением.

В других классических интерферометрах светоделители и поляризующие элементы используются для сдвига волнового фронта в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Интерферометры сдвига сравнивают различные участки одного и того же волнового фронта и потому чувствительны к изменениям фазы поперек волнового фронта, а не к абсолютному значению фазы в данной точке. Голографический интерферометр сдвига реализуется на одной голограмме [14] или на двух голограммах волнового фронта (дальнейшее обсуждение этого метода см. в п. 10.4.4.3). В любом случае, независимо от того, осуш,ествляется ли сдвиг до или после экспонирования голограммы, полученная информация оказывается идентичной той, которую дает неголографический интерферометр. [c.506]

Несмотря на то что ранние голографические интерферометры (по крайней мере, используемые при изучении течений) представлялись полными аналогами классических, скоро обнаружилось, что в оптическую систему можно включать оптические элементы без потерь интерферометрической информации [13]. Этот результат непосредственно следует из модифицированных основных уравнений голограммы, если на этапе восстановления использовать четвертый волновой фронт, распространяющийся вдоль направления исходного объектного пучка следовательно, этот волновой фронт движется коллинеарпо пучку истинного изображения . В случае внеосевой голограммы выражение для амплитуды волны, восстановленной пучком вида с ехр(1ф , дается выражением V ехр гф =7 саг ехр i(Ф —Ф +Ф ), (1) [c.506]

Наиболее простыми устройствами для изучения прозрачных сред являются голографические аналоги однопроходного интерферометра Маха — Цендера и двухпроходного интерферометра Майкельсона (см. рис. 1). В этих устройствах опорный пучок играет роль просто одного из плеч классического интерферометра. Поскольку процессы записи и сравнения волновых фронтов осуществляются голографически, очень многое зависит от схемы построения оптических элементов. Использование одного или многих прохождений света обычно определяется самим экспериментом. В случае среды с большим преломлением или с сильной турбулентностью, в которой луч света заметно отклоняется от прямой линии, предпочтительно использовать устройство с одним прохождением. В этом же случае проще осуществить интерпретацию интерференционных полос, чем когда луч дважды проходит через среду кроме того, если луч не должен точно повторять свой путь, можно в качестве объектного пучка использовать пучок с неплоским волновым фронтом. [c.511]

Там, где можно использовать классические интерферометры, голо-графические интерферометры могут решать те же задачи при апертурах гораздо больших, чем те, которые может обеспечить доступная по цепе высококачественная оптика. В случае случайных и диффузных волновых фронтов голографические интерферометры могут работать при таких условиях, когда другие методы вообще не способны дать полезную информацию. Голография добавляет четвертое измерение (время) ко всей интерферометрии с методами одной и многократных экспозиций, которые доступны гологра-фисту. Наконец, многогранность и относительная простота голо-графического метода дает в руки любому, кому доступен лазер, очень мощный и тонкий инструмент измерения любых изменений, которые в эксперименте могут быть преобразованы в разности длин оптических путей. [c.549]

Интерферометрия — это классическая наука, занимающаяся изучением форм изофазных поверхностей световой волны на основе интерференции света. Исследуемый фронт волны сравнивается с изофазной поверхностью волны, форма которой нам известна, например с плоской волной. [c.15]

Схема с петлей обратной связи (рис. 4.17 а) имеет близкие аналоги в классической оптике (интерферометр Саньяка [41]) и в статической голографии (автоколлимационный дисперсионный элемент Когельника [c.145]

Наряду с классической схемой спектрометра Фабри-Перо в последнее время предложен ряд новых схем и методов, среди которых представляют интерес методы, использующие частотную или амплитудную модуляции [1601. Метод частотной модуляции основан на представлении светового потока, выходящего из интерферометра, как Суммы двух частей, одна из которых выражается преобрааованием Фурье спектра источника, а другая является постоянной величиной и не зависит от разности хода в интерферометре. Изменение разности хода приводит к изменению первой части светового потока. Нахождение преобразования Фурье этой функции по косинусу дает искомый спектр, т. е. распределение [c.6]

Большой интерес к проблеме когерентности света вызвали эксперименты Хэнбери Брауна и Твисса [21], которые оказались не только трудно объяснимыми, но и совершенно неожиданными для классической теории. В своей основе экспериментальная установка Брауна и Твисса по принципу действия не отличается от рассмотренного выше двухщелевого интерферометра. Однако, [c.86]

Рассмотрим отражающую полированную поверхность, имеющую отклонения от плоской. Известно, что в классической интерферометрии отклонения поверхности от плоской можно легко наблюдать методом сдвига. При таком методе волна, отражаемая исследуемой поверхностью, расщепляется в интерферометре на две когерентные волны, которые смещаются в поперечном направлении одна относительно другой. Благодаря интерференции этих волн и наблюдают отклонс ния поверхности отражающего объекта от плоскостности. Такой метод непригоден в случае диффузных объектов из-за отсутствия корреляции между двумя любыми участками одной и той же спекл-структуры. Но его можно использовать, если ограничиться выявлением изменений неплоскостности диффузного объекта, который подвергается деформациям. [c.114]

Угловая дисперсия классических интерферометров Майкель-сона и Фабри — Перо = tg фД определяется зависи- [c.435]

Первой пз них соответствуют все классические приборы — монохроматоры и спектропрафы с призмам и дифракционными решетками, приборы высокой разрешающей силы с интерферометрами, а также сисам. Достоинством этой схемы является то, что спектр исследуемого процесса получается на его выходе непосредственно. [c.7]

Перейдем теперь к шумам приемников света. Они различаются очень сильно в зависимости от того, (регистрируется видимая или ИК-область спектра. В фотоприемниках, предназначенных для регист рации видимого излучения, дисперсия случайных флюктуаций электрического сигнала на выходе растет линейнО с ростом светового потока. Это увеличение сводит на нет выигрыш Фелжета. Сделать отсюда вывод о том, что фурье-спектрометр не имеет преимуществ по сравнению с классическим монохроматором в видимой области спектра, было бы неверно, так как мы видели, что световой поток в интерферометре Майкельсона на два порядка больше, чем в монохроматоре. Следовательно, даже в этом неблагоприятном варианте отношение сигнал/шум для фурье-спектрометра будет на порядок величины-больше, чем для монохроматора. [c.108]

Обратить внимание на различие спектральных приборов по параметру — это сделать лишь первый шаг. увеличение светосилы на два порядка при переходе от классического монохроматора с дифракционной решеткой к сисаму, говорят обычно, связано с использованием в сисаме интерференции. Эти же слова относятся и к интерферометру Фабри—Перо, и к фурье-снектрометру. Объясняют ли они причины увеличения геометрического фактора И да, и нет нет, если обращать внимание только на переход к использованию интерферометров в качестве диспергирующего устройства да, если более внимательно разобраться в тех процессах, которые наблюдаются в интерферометрах. [c.118]

Такой же выигрыш обеспечивает и переход от классического прибора к интерференционному. Для того чтобы понять его происхождение, достаточно рассмотреть характер работы интерферометра Майкельсона. Если зеркала интерферометра з становле-иы параллельно друг другу и освещены пучком, света, содержащим излучение с двумя длинами волн и A2, то интерференционная картина будет представлять две системы колец с раз- [c.119]

Как в п. 4.2.1, приходим к утверждению, что полосы перпендикулярны Ки, отсюда получаем теорему нормальности [4.165, с. 557 4.167, с. 6 4.175, с. 140 4.184, с. 109 4.193, с. 911 4.195, с. 229] для того чтобы полосы наблюдались в направлении полной локализации, необходимо и достаточно, чтобы они были нормальны к проекции вектора смеи ения на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения (рис. 4.21). Аналогичная теорема есть в классической интерферометрии, где интерференционные полосы перпендикулярны плоскости, образуемой двумя интерферирующими лучами [3.5, с. 261 4.212, с. 107]. В отличие от общего случая (4.34) направление полос не зависит от положения наблюдателя. Более того, хотя в уравнения (4.34) и (4.93) входит градиент смещения и, и на-працление полос задается только вектором смещения. [c.117]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...