Спектральный интерферометр Майкельсона

Исторические сведения приводятся в тех случаях, когда они помогают уяснить научный смысл и иллюстрируют прогресс научных исследований. Такие отступления необходимы, ибо для понимания существующего положения дел и характера прогресса в данной области, следует иметь представление о ее истоках. Например, в гл. 6 объясняется, каким образом развитие современных методов интерферометрии в оптической и радиоастрономии связано с исходными принципами звездного и спектрального интерферометров Майкельсона. [c.7]

Из замечаний по поводу когерентности в разд. 1.2 очевидно, что поскольку h может быть достаточно большим, влияние на видность полос временной (но не пространственной) когерентности (и соответственно спектрального состава излучения) в этой схеме может быть суше-ственным. Для практического изучения этого явления используется плоскопараллельный слой воздуха изменяемой толщины. В гл. 6 мы встретимся с такой схемой в спектральном интерферометре Майкельсона и увидим, каким образом изменение видности полос при изменении расстояния между пластинами связано фурье-преобразованием со спектральным составом света. Как упоминалось ранее, эта зависимость служит основой некоторых современных методов спектроскопии. [c.26]

С помощью своего спектрального интерферометра Майкельсон измерил длины волн спектральных линий, но он вновь предвидел и продемонстрировал в простых случаях его гораздо больший потенциал опять-таки в отношении использования видности полос для получения детальной информации о тонкой структуре спектра. Позже он воспользовался этим способом для эталонирования длины метра в единицах длины волны красной линии кадмия. [c.122]

СПЕКТРАЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР МАЙКЕЛЬСОНА [c.130]

Спектральный интерферометр Майкельсона 131 [c.131]

Спектральный интерферометр Майкельсона 133 [c.133]

Л Спектральный интерферометр Майкельсона 135 [c.135]

Возможность наблюдения сигнала биений при равномерном движении одного из зеркал интерферометра Майкельсона, освещенного светом спектральной линии с шириной До), нетрудно [c.396]

Формула (50.4) показывает, что разрешающая способность спектрального аппарата равна произведению порядка спектра т на число световых пучков, интерферирующих в приборе. Число это для дифракционной решетки равно числу штрихов для пластинки Люм-мера—Герке или Фабри—Перо можно условно считать число N равным числу отраженных световых пучков значительной интенсивности (число эффективных лучей), которое тем больше, чем больше коэффициент отражения Я (см. 30). Для интерферометра Майкельсона Л/ = 2 для эшелона Майкельсона N равно числу пластин и т. д. [c.216]

Майкельсон исходил из следующего выражения для интенсивности света с длиной волны X в направлении 9 картины полос, полученной на спектральном интерферометре [c.135]

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]

Чтобы показать, каким образом при помощи интерферометра Майкельсона можно измерять ширину линии, рассмотрим интерференцию двух квазимонохроматических пучков равной интенсивности и с оптической разностью хода Пусть f k) — спектральная интенсивность интерференционных полос, обусловлен-ных спектральными компонентами с волновыми числами в интервале (fe, k + dk) [c.420]

Главная особенность интерферометра Майкельсона по сравнению с интерферометрами других типов заключается в том, что с его помощью можно непрерывно изменять разность хода между пучками в широких пределах путем перемещения одного из зеркал и наблюдать при этом интерференционные полосы высоких порядков. Это необходимо как для измерения длины когерентности излучения узких спектральных линий, так и для выполнения метрологических работ по прямому сравнению длины световой волны (т. е. первичного эталона длины) с концевой мерой, представляющей собой металлический стержень с параллельными зеркально отполированными торцовыми плоскостями. [c.253]

Как мы видели, форма иитерферограммы, возникающей в интерферометре Майкельсона, определяется собственной функцией когерентности Г(т), или, иначе, комплексной степенью когерентности Y( г) света, испускаемого источником. Дополнительно к этому нам известно (гл. 3, 4), что для стационарного случайного процесса существует прямая связь между этими функциями корреляции и спектральной плотностью мощности источника. Б частности, из формулы (3.8.34) мы имеем [c.161]

Мы видели, что форму иитерферограммы, наблюдаемой в интерферометре Майкельсона, можно полностью определить, если известна спектральная плотность мощности света. Такая тесная связь между интерферограммой и спектром мощности может быть использована в практических целях. А именно, зарегистрировав интерферограмму, можно найти спектральную плотность мощности падающего света. На этом принципе основана важная область оптики, называемая фурье-спектроскопией (см. обзорные работы [5.19, 5.20]). [c.165]

Интерферометр Майкельсона. Интерферометр Майкельсона — классический и широко известный прибор. Майкельсон впервые использовал его для обнаружения абсолютного движения Земли. В результате этого опыта была показана несостоятельность теории эфира. В дальнейшем этот интерферометр приобрел весьма широкое распространение и разнообразные применения в технике физического эксперимента, а в настоящее время — как база для построения нового класса спектральных приборов — фурье-спектрометров (см. 7.1). [c.151]

В последние годы интерферометр Майкельсона получил, как уже упоминалось, новое и весьма перспективное применение. Его можно использовать как диспергирующую систему для преобразования сложного излучения и анализа его спектрального состава. Спектральный прибор, построенный на базе интерферометра Майкельсона, получил название фурье-спектрометра. Иначе эти приборы называются спектрометрами с частотной модуляцией светового потока. В самом деле, если представить себе, что одно из зеркал интерферометра Майкельсона, настроенного на полосы равного наклона, перемещать параллельно самому себе в том и другом направлении, то разность хода А [c.152]

В фокальной плоскости резонатора наблюдается развернутая в спектр интерференционная картина в виде вертикально ориентированных полос, перпендикулярных направлению дисперсии спектрографа. Многократные проходы света через интерферометр Майкельсона, который можно рассматривать как фильтр со спектральным пропусканием, пропорциональным соз яаД (а — волновое число, Д — разность хода в интерферометре), формируют спектр генерации лазера в виде узких полос. Применение поляризационных элементов Р, Рг и Рз в описываемой установке необходимо вследствие того, что лазеры на красителях часто не обладают поляризационной когерентностью. Поэтому и необходимо преобразовать излучение в две [c.242]

В последние годы интерферометр Майкельсона получил, как уже упоминалось, новое и весьма перспективное применение. Его можно использовать как диспергирующую систему для преобразования сложного излучения и спектрального разложения этого излучения. Спектральный прибор, построенный на базе интерферометра Майкельсона, получил название фурье-спектрометра. Иначе эти приборы называются спектрометрами с частотной модуляцией светового потока. В самом деле, если представить себе, что одно из зеркал интерферометра Майкельсона, настроенного, например, на полосы равного наклона, перемещать параллельно самому себе в том и другом направлении, то разность хода А будет периодически меняться. В соответствии с (1.4) интенсивность на выходе интерферометра можно представить в виде [c.96]

ВОЙ интерферометр. В этом случае может быть использован интерферометр Майкельсона, который будет играть роль одного из зеркал резонатора лазера на красителе. На рис. 20.11 представлена принципиальная схема установки. Здесь интерферометр Майкельсона (зеркала М , М ) дополнен зеркалом М2, перед которым располагается кювета с красителем /С О — исследуемый объект. Фокусирующая оптика на рисунке не дана. Излучение далее попадает на входную щель 5 спектрального аппарата. [c.167]

Интерферометры применяются как для абсолютных измерений длин волн с высокой точностью, так и для спектрального разложения с высокой разрешающей способностью. Если для абсолютных измерений прежде всего используется интерферометр Майкельсона, то для спектрального разложения доминирующим является интерферометр Фабри — Перо, он представляет собой открытый резонатор с двумя зеркалами, обладающими высокими коэффициентами отражения. Благодаря симметричной его конструкции относительно оптической оси этот интерферометр особенно удобен для исследования многих проблем НЛО и лазерной физики, в которых подобные резонаторы используются уже в самих источниках света. Кроме того, интерферометр многолучевого типа допускает относительно компактную конструкцию. Особенно часто употребляется интерферометр Фабри — Перо с плоскими пластинками, его аппаратная функция уже была рассмотрена в разд. BI.II. В первую очередь рассмотрим следующее условие регистрации пусть в направлении оси падает идеально параллельный световой пучок (угол падения 0 = 0). На выходе регистрируется прошедшая через интерферометр мощность излучения, зависящая от длины резонатора I. (Если интерферометр заполнен газом, то путем изменения давления можно изменять показатель преломления и оптическую длину пути в интерферометре.) Кроме того, можно регистрировать зависимость от 0, если направлять падающий свет под различными углами падения и затем измерять распределение интенсивности в фокальной плоскости [c.50]

В качестве примера рассмотрим интерферометр Майкельсона ИЗК-452. Он предназначен для измерения неоднородностей прозрачных плоскопараллельных пластин, для изучения строения сложных спектральных линий и других целей. Схема прибора в основном соответствует рис. П7. В качестве источников используются лампы СМР-1, СНА-1, СМК-1 и СЦ-62Г. [c.175]

В большинстве спектральных приборов в каждый момент времени регистрируется лишь один узкий спектральный интервал, а информация об остальных участках теряется. К приборам, лишенным этого недостатка, т. е. в которых подобно спектрографам весь спектр регистрируется одновременно, относятся фурье-спектро-метры [16]. Большинство существующих фурье-спектрометров построено на базе двухлучевого интерферометра Майкельсона (см. рис. VI 1.48). Пусть входное отверстие интерферометра освещается монохроматическим излучением частоты v и одно из зеркал перемещается со скоростью и/2. Яркость источника на выходе интерферометра можно определить выражением [c.427]

Связь между ввдностью полос и когерентностью рассматривается в разд. 6.4, но сначала мы обсудим проявление видности лепестков как функции спектрального, а не пространственного распределения источника излучения, воспользовавшись на этот раз описанием спектрального интерферометра Майкельсона. [c.130]

Рис. 6.5. Спектральный интерферометр Майкельсона. а-общий вид схемы (отражение на стеклянных пластинках О и С не показано) б-разность путей между отраженными лучами XY + - -YZ = WZ = 2/i os0 в-вид интерференционных полос для ква-зимонохроматическо-го света.

В настоящей главе рассмотрено действие некоторых спектральных аппаратов (дифракционная решетка, эшелон Майкельсона), позволяющих определять с очень большой точностью длины волн или разницу в длинах волн двух близких спектральных линий. Аналогичную задачу можно решить и при помощи интерференционных спе.ктроскопов (пластинка Лю.ммера—Герке, интерферометр Майкельсона, интерферометр или эталон Фабри—Перо), описанных в гл. VII. [c.211]

Для характеристики степени монохроматичности спектральных линий, т. е. излучения практически изолированных атомов, надо исследовать распределение интенсивности излучения по частотам с помощью прибора высокой разрешающей способности, например интерферометра Майкельсона или Фабри—Перо. Результат такого исследования можно представить в виде диаграммы (рис. 28.16), где по оси абсцисс отложены длины волн, а по оси ординат — соответствующие интенсивности. Конечно, нижние части полученных кривых очень мало достоверны, и можно полагать, что в идеальных условиях кривые спадали бы к нулю асимптотически. В разных условиях опыта (различие в природе пара, различие в температуре и давлении его, в степени иониза-0,01 000 0,03 Щ ции и т. д.) форма спектральной линии, изображенная на рис. Рис. 28.16. Контур линии испуска- 28.16, может быть различной. В качестве характеристики ширины линии условно принимают расстояние в ангстремах между двумя точками А, В, где ордината достигает половины максимальной. Эту условную характеристику принято называть шириной спектральной линии. Как сказано, она в очень благоприятных случаях может составлять 0,001 А и менее, но обычно бывает значительно шире кроме того, и форма линии мом ет сильно отступать от приведенной на рисунке, будучи иногда заметно асимметричной. [c.572]

СИСАМ (спектрометр интерференционный с селективной амплитудной модуляцией) — спектральный прибор, построенный на основе двухлучевого интерферометра Майкельсона, в к-ром концевые зеркала заменены синхронно поворачивающимися дифракц. решётками и введён модулятор но оптич. разности хода. См. Спектральные приборы. [c.534]

В отличие от звездного интерферометра спектральный интерферометр основан на явлении интерференции при делении амплитуд (разд. 1.4). Основы его конструкции разработаны Майкельсоном в 1881 г. в связи с экспериментом по проверке возможности движения Земли относительно эфира. С этой целью он совместно с И. В. Морли (исторический опыт Майкельсона-Морли) намеревался создать прибор большого размера. Но основные схемные решения были использованы для измерения спектральных длин волн (позднее для эталонирования метра в единицах длины волны красной линии кадмия) и изучения тонкой структуры спектра. Именно эти спектроскопические приложения сохраняют свое значение и даже становятся все более важными в наши дни. [c.130]

Это выражение совпадает с результатом подхода Майкельсона-Рэлея в разд. 6.3.2. Величину Гц(х) , или ее нормированный аналог 7ц(х) , можно связать с видностью таким же образом, как было сделано для IYuI в уравнении (6.39). Напомним, что распределение интенсивности в спектре lf(v)p было обозначено в разд. 6.3.2 как/(o ). Кривые видно-сти, полученные с помощью двухлучевого спектрального интерферометра, можно интерпретировать как представляющие Yi2(x) , функцию разницы длины пути (соответствующей времени х), которая была введена с целью сравнения волнового пакета с самим собой. [c.143]

В Международном бюро мер и весов интерферометр Майкельсона, усовершенствованный Пераром и Терриеном и снабженный новейшим фотоэлектрическим способом регистрации интерференционной картины, и в настоящее время используется при самых точных исследованиях контуров спектральных линий. Однако интерферометр Майкельсона позволяет построить контур спектральной линии при изменении разности хода в интерферометре передвижением зеркала, и при таком анализе контура приходится выполнять довольно сложные математические преобразования. Несколько проще получить контур линии, пользуясь эталоном Фабри и Перо. [c.38]

На возможность нарушения этого требования было впервые указано Строуком и Фанкхаузером [64] в 1965 г. Предложенный ими метод тесно связан с голографической спектроскопией Фурье. При этом голограмма получается при спектрально некогерентном освещении с помощью двухлучевого интерферометра Майкельсона — Тваймана — Грина. Такая голограмма при восстановлении методом голографии Фурье воспроизводит спектр непосредственно в фокальной плоскости линзы без какого-либо математического преобразования спектрограммы, как это делается в обычной, неголографической спектроскопии Фурье. [c.175]

Высокая разрешающая способность достигается как в интерферометрах Фабри—Перо и Майкельсона (порядка 10 ), так и в дифракционных решетках (порядка 10 ) й в других интерферометрах. Однако такая высокая разрешающая способность в них достигается за счет различных факторор. В интерферометре Фабри—Перо и Майкельсона она достигается за счет высоких порядков интерференции (порядка 10 ) при сравнительно небольшом числе интерферирующих лучей (несколько десятков в интерферометре Фабри—Перо и два луча в интерферометре Майкельсона), а в дифракционной решетке — за счет большого числа интерферирующих лучей (порядка 10 ) при малом порядке интерференции (несколько единиц). Благодаря этому дисперсионная область очень мала у интерферометра Фабри —Перо (порядка 10" нм) и интерферометра Майкельсона (порядка 10 нм) и очень велика у дифракционной решетки (порядка 10 нм). Поэтому если исследуемое излучение имеет большую дисперсионную область, а его необходимо исследовать с помощью приборов высокого разрешения с малой дисперсионной областью, то приходится комбинировать Между qoбoй различные спектральные аппараты. При этом пб лучаются одновременно и широкая дисперсионная область и большое разрешение. [c.231]

Как показывает формула (6.55), разрешающая способность спектрального прибора равна произведению порядка интерференции т на число N интерферирующих световых пучков. Высокая разрешающая сила хороших дифракционных решеток достигается за счет бЬльших значений общего числа штрихов N при низких порядках интерференции (т=, 2, 3). В интерференционных спектральных приборах, наоборот, число пучков сравнительно невелико (Ы 30 для интерферометра Фабри — Перо, N = 2 для интерферометра Майкельсона), а большое разрешение достигается за счет высоких порядков интерференции т. [c.325]

Высокочувствительная установка может быть создана на основе эффекта внутрирезонаторного накопления разности фаз в поляризационно-когерентном лазере на красителях с поляризационным резонатором Майкельсона и последующей внерезонаторной интерференцией генерируемого излучения (рис. 3.9.8, б). Здесь (наряду с аналогичными на рис. 3.9.8,а обозначениями) через 4 обозначен поляризационный светоделитель — двухлучевая поляризационно разводящая призма типа Франка — Риттера. При многократных проходах излучения через резонатор будет происходить внутрилазерное накопление разности фаз между двумя ортогонально-поляризован-ными волнами, независимо распространяющимися каждая в своем плече интерферометра Майкельсона. Для наблюдения развернутой в спектр интерференционной картины вне резонатора перед входной щелью спектрального прибора под углом 45° по отношению к направлениям пропускания поляризационного светоделителя 4 устанавливается дополнительный поляризатор Р, сводящий в одну плоскость исходно ортогонально-поляризованные волны, в которой и происходит интерференция света. При этом эффективная длина исследуемого фазового объекта увеличивается в р раз, где р — число проходов излучения через лазерный резонатор. Следовательно, и чувствительность такой установки во столько же раз будет выше. [c.243]

Рассмотрим принцип действия спектрального прибора на базе интерферометра Майкельсона с использованием временной частотной интерференционной модуляции. Пусть интерферометр освещается монохроматическим излучением (рис. 7.2.2). Поток на выходе интерферометра будет равен Ф(А) =kLxX X (1 + 0S 2яА/Я), где Ьх — спектральная плотность яркости источника а k — коэффициент пропорциональности. При изменении разности хода с постоянной скоростью так, что A = vt, переменная составляющая потока будет Ф (А) = kX os (2nfxt), где частота модуляции fx = v/X. [c.474]

В дальнейшем этот интерферометр приобрел весьма широкое распространение и разнообразные применения в технике физического эксперимента, а в настоящее время используется как база для построения нового класса спектральных приборов — фурье-спектрометров. Оптическая схема интерферометра Майкельсона является частным случаем общей схемы четырехзеркального интерферометра (см. рис. 10.1) эллипс вырождается в окружность, две полупрозрачные пластины заменяются одной, а полюс интерферометра Q находится на пересечении продолжения отражательных зеркал (рис. 12.1). При падении луча на разделительную пластину Р образуются две ветви интерферометра, которые расположены под углом 90° друг к другу. Когерентные интерферирующие лучи, пройдя двойной путь в каждой из [c.93]

Вслед за первичным стандартом применяются вторичные стандарты, установленные с помощью интерфе-рометрических измерений (используется главным образом интерферометр Майкельсона). Ошибка составляет 10 нм. Вторичные и соответствующие им третичные длины волн собраны в спектральных атласах, так что в видимой области и в прилегающих к ней спектральных областях имеется большое число линий, которые могут использоваться для калибровки спектральных приборов по длинам волн. Новые успехи в этом направлении достигнуты с помощью лазерной спектроскопии высокого разрешения, особенно в инфракрасной области. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...