Наблюдение и измерение интерференционной картины

НАБЛЮДЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ КАРТИНЫ 159 [c.159]

Рассеянные волны, складываясь в точке наблюдения с падающей волной, создают в каждый момент времени интерференционную картину. Вследствие нерегулярности распределения рассеивателей в пространстве и во времени рассеянные волны, исходящие от отдельных рассеивателей, некогерентны между собой и с падающей волной, так что за время измерения интерференционная картина смазывается. Вместо образования устойчивой интерференционной картины в каждой точке происходит сложение интенсивностей волн. [c.284]

Обычно с помощью интерферометров решают вполне определенные физические и технические задачи (например, измерение длин или углов, определение показателя преломления и т.д.). Наблюдение интерференционной картины становится не целью исследования, а средством проведения того или иного измерения. Поэтому оптическая схема интерферометра должна удовлетворять ряду дополнительных требований. Для повышения точности часто вводят значительную разность хода между интерферирующими пучками и работают в высоких порядках интерференции. В таких случаях используют относительно высокую степень монохроматичности излучения резко повышаются и требования к юстировке оптической системы. В дальнейшем рассказано также об исследованиях, в которых интерферометры применяют для изучения основных характеристик излучения (степени монохроматичности, длины волнового цуга и др.). [c.221]

Если мы рассмотрим схему таких измерений на основе метода Юнга (рис. 6. 48), то найдем ответ на вопрос, почему в этой схеме столь мало света, что возникают серьезные трудности с ее лекционной демонстрацией. Простые оценки показывают, что световой поток в интерферометре должен быть столь мал, что его средняя энергия <И не превышает одной десятитысячной от энергии кванта /iv. А это значит, что в каждую секунду излучается 10 — 10 фотонов, способных интерферировать. Если исходить из равномерного во времени их испускания, то между каждым попаданием такого фотона в интерферометр проходит Ю" — 10" с, в то время как путь его до приемника, как правило, не превышает 50 см, т.е. должен занимать менее 10" с. Следовательно, интерферометр подавляющую часть времени пуст, а пролетающий через него каждую микросекунду одиночный фотон попадает в одну из двух щелей с вероятностью, определяемой условиями эксперимента. Наблюдение за более длительный промежуток времени и дает на выходе статистическое усреднение, т.е. интерференционную картину. [c.451]

Так как изохроматы образуют замкнутые кривые, охватывающие оптическую ось (или оси), то наблюдение интерференционных картин позволяет установить число осей кристалла и определить их положение. Интерференционные картины можно наблюдать в микроскоп, снабженный двумя призмами Николя (поляризационный микроскоп). С помощью такого микроскопа можно измерять угол между оптическими осями двухосного кристалла (необходимо учитывать, что при выходе из кристалла свет преломляется). Указанный способ пригоден для определения положения оптических осей и измерения их наклона даже для очень небольщих кристалликов, попадающихся в тонких слоях минералов. [c.63]

Наиболее просто интерференционная картина расшифровывается при двухлучевой интерференции с однократным проходом измерительного пучка через активный элемент параллельно оси резонатора. В этом случае по наблюдениям за смещением интерференционных полос относительно интерференционной картины недеформированного элемента можно непосредственно определять изменения оптической разности хода лучей вдоль оси резонатора в различных точках поперечного сечения, т. е. непосредственно измерять волновые аберрации, вносимые в резонатор термооптическими искажениями активной среды. Если исследуемый образец однороден в направлении наблюдения и характеризуется двумерным распределением температуры и оптических характеристик в поперечном направлении, интерференционная картина непосредственно характеризует поле коэффициентов преломления, от которого при известных термооптических характеристиках образца легко перейти к распределению температур. Это позволяет применять интерференционные методы для изучения тепловых полей и измерений тепловыделения в лазерных активных элементах. С другой стороны, в сочетании с измерениями температуры исследуемых образцов интерферометрические измерения могут применяться для определения термооптических характеристик материалов. [c.174]

Интерферометрические исследования искажений торцовых поверхностей активных элементов проводятся обычно по методу Физо. В работе [125] измерение деформаций торцов осуществлялось с помощью установки, схема которой приведена на рис. 4.6. Искажения фиксировались по наблюдениям интерференционных картин, образуемых пучками параллельных лучей, отраженных от передней торцовой поверхности образца и от одной из поверхностей прозрачной пласти ны 4. [c.183]

По сравнению с двухлучевой интерферометрией применение Многолучевого интерферометра имеет ряд преимуществ, главными из которых являются возможность наблюдения колеблющейся интерференционной картины в более широком диапазоне амплитуд, и увеличение точности измерений смещенного положения интерференционной полосы за счет меньшей величины ее относительной ширины. [c.211]

В этой главе еще не рассматривается голографический процесс как таковой, поскольку считали его идеальным и полагали, что изображения идентичны объекту. Вид интерференционной картины определялся, таким образом, только деформацией объекта и способом его освещения и наблюдения. Теперь будем принимать во внимание возможное появление паразитных интерференционных картин, особенно при определении числа полос или их видности. Чтобы устранить эти недостатки, а также получить новые методы измерения смещения и его производных, можно изменять вид интерференционной картины известным способом вносить изменения в оптическую схему о других методах см., например, в [4.160, 4.214]. Для этого необходимо иметь возможность воздействовать независимо на каждое интерферирующее поле. [c.133]

Описанные ранее методы измерения показателей преломления и дисперсии используются при излучении прозрачных и слабо поглощающих веществ. По мере возрастания поглощательной способности вещества их исследование становится затруднительным и даже совершенно невоз.можным. В случае, напрпмер, угловых методов имеет место настолько сильное ослабление интенсивности светового пучка, что исчезает граница светотени. В интерференционных методах сильное поглощение приводит к значительному ослаблению интенсивности одного из интерферирующих пучков, в результате чего уменьшается контраст интерференционной картины или она даже совсем не наблюдается. Кроме того, указанные методы удобно использовать при исследованиях в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, где можно применять визуальные наблюдения и фотографические методы регистрации. При исследованиях в инфракрасной области эта проблема существенно усложняется. [c.486]

Таким образом, из наблюдения за изменением видности интерференционных полос в зависимости от разности хода можно получить информацию о спектральном составе исследуемого света. Первые наблюдения такого рода были выполнены Физо в середине XIX в. В использованном им интерферометре наблюдались кольца Ньютона (см. 5.3) при освещении его желтым светом натриевой лампы. При контакте линзы с пластинкой кольца были резкими. По мере отодвигания линзы от пластинки кольца стягиваются к центру, а видность полос убывает и при прохождении примерно 490-го кольца интерференционная картина пропадает. При дальнейшем увеличении расстояния кольца появляются вновь и приобретают приблизительно первоначальную видность при стягивании примерно 980-го кольца. Физо смог проследить периодическое изменение видности полос в 52 периодах из 980 колец каждый. Отсюда он сделал правильный вывод о том, что желтый свет натрия состоит из двух близких спектральных линий. Результаты этих опытов дают для отношения Х/бХ у желтого дублета натрия значение, равное 980. Средняя длина волны желтой линии Я,=589,3 нм, поэтому 6Я.= 0,6 нм. Позднее более тщательные систематические измерения тонкой структуры спектральных линий были выполнены Майкельсоном. Впоследствии анализ спектров с помощью двухлучевой интерференции был вытеснен методами, основанными на многолучевой интерференции (см. 5.8). [c.221]

До сих пор мы рассматривали поляризационные элементы, создающие одну определенную форму поляризации. В практике поляризационных измерений часто применяются или исследуются анизотропные элементы, дающие одновременно различные формы поляризации. Например, для клиновидного анизотропного образца форма поляризации зависит от пространственных координат, для образца в виде плоскопараллельной пластинки, работающей в сходящихся пучках, от угла наблюдения, а в параллельных пучках — от длины волны. Если создать условия, при которых наблюдается интерференция поляризованных лучей, то так же, как и при рассмотрении интерференции неполяризованных лучей, можно различать полосы равной толщины (изохромы), равного наклона (коноскопические фигуры) и равного хроматического порядка. Кроме того, при определенных условиях в интерференционной картине поляризованных лучей можно наблюдать специфические изолинии с одинаковой ориентацией главных направлений анизотропного элемента (изоклины). [c.271]

Поворотом предметного столика на 45° устанавливают объект в диагональное положение вводят кварцевый клин 7 до получения в поле зрения темной полосы. В этом случае разность хода в соответствующем сечении клина компенсирует разность хода, создаваемую объектом. Если темная полоса не появляется (нет компенсации), то это означает, что разность хода, вносимая клином, складывается с разностью хода объекта. Для получения компенсации разности хода (положения вычитания) необходимо предметный столик развернуть на 90° после выполнения предыдущей операции объект выводят из хода лучей и по наблюдению интерференционной картины в клине с помощью шкалы интерференционных цветов определяют разность хода, введенную клином. Так как вследствие периодического повторения интерференционных цветов различных порядков возникает неоднозначность, то измерение следует выполнять как при скрещенных поляризаторе и анализаторе, так и при параллельных. [c.303]

К источникам света, применяемым для интерферометрии плазмы, предъявляются те же требования, что и к источникам, используемым в обычных интерферометрических измерениях. Кроме того, следует еще учитывать, что при изучении плазмы необходимо работать в областях длин волн, для которых плазма прозрачна. Источник света должен быть ярче исследуемой плазмы, в противном случае наблюдение интерференционной картины становится невозможным. [c.180]

Помещая в оптическую систему установки (см. рис. 29.1) клин, вырезанный из кристалла так, чтобы его оптическая ось была бы парал-можно по расстоянию между максимумами найти угол клина. В случае, если наблюдение ведется в белом свете, то угол клина можно рассчитать по характеру окраски. Для определения других характеристик кристаллов измерения проводят при наблюдении интерференционных картин поляризованных лучей в сходящихся пучках. Остановимся на конкретных приемах, позволяющих исследовать некоторые оптические характеристики кристалла, используя оптическую схему, изображенную на рис. 29.9. Наблюдение коноскопических фигур дает возможность оценить характер кристалла (одноосный или двуосный), провести технологический контроль обработки кристалла, определить знак кристалла (положительный или отрицательный) и знак вращения плоскости поляризации (если кристалл оптически активен). [c.248]

Рассмотренное положение пластин интерферометра соответствует исходному. В рабочем положении необходимо получить интерференционную картину в плоскости исследуемой неоднородности, причем полосы должны иметь определенную форму, ширину и направление, обладать максимальной яркостью и наибольшим контрастом. Измерения на приборе производятся по наблюдению полос равной толщины. [c.197]

Дополнительная приемная часть необходима для одновременного наблюдения интерференционных картин в белом и монохроматическом свете. Интерференционную картину можно наблюдать при помощи окуляров с увеличением 5>- и 10х, фотографировать камерой Зенит или снимать камерой АКС-2 с частотой 24 и 48 кадров в секунду с диаметром снимка на пленке 18 мм. Диаметр наблюдаемого поля Ъ0 мм. Точность измерения интерференционных полос при визуальном наблюдении 0,2 полосы, при фотографировании 0,1—0,05 полосы. [c.199]

При небольших значениях фазовых флуктуаций, не превышающих 2я рад, о структурной функции фазы р1, рг) можно судить по поведению функции когерентности (2.39), определяющей степень коррелированности колебаний в точках наблюдения р1, рз. Первые работы качественного характера [19, 20, 23, 25, 28] выполнены именно на основе этого способа. В [19, 28] описаны эксперименты, в которых наблюдались интерференционные картины с разностями хода в десятки, а в [11, 27] в сотни метров. Однако представленный в них материал весьма скуден и противоречив. По существу приводятся результаты отдельных измерений, иллюстрирующих лишь саму возможность таких экспериментов. [c.65]

Интерферометр, в котором используются распорные кольца, называется эталоном Фабри — Перо. Располагая набором эталонов с кольцами разной толщины, можно производить измерения при различных расстояниях между зеркальными поверхностями. В прежних моделях интерферометра Фабри — Перо можно было с помощью специальных микрометрических винтов менять расстояние между зеркалами. Но таким путем не удается достигнуть той высокой точности, которую можно получить с помощью эталона. Наружные поверхности пластинок обычно образуют небольшие углы с внутренними, чтобы отраженный от них светлый блик не мешал наблюдению основной интерференционной картины. Таким образом, интерферометр Фабри — Перо можно рассматривать как плоскопараллельную воздушную пластинку, на которой происходят многократные отражения световых лучей и последующая интерференция их. [c.249]

Чтобы создать представление об использовании интерференции как непрямого способа применения телескопа для измерения угловых размеров астрономических объектов, рассмотрим рис. 6.1, а. На нем представлен апертурный экран, имеющий две щели, перпендикулярные рисунку и размещенные перед линзами телескопа (аналогичную схему нетрудно осуществить и для отражательного телескопа). Волновые фронты поступают от всех точек видимой части поверхности звезды, имеющей угловой диаметр фо (стягиваемый ею угол с вершиной у Земли). На рисунке показаны только граничные фронты волн Wi, испущенный на одном краю диска, и Wj от противоположного края. В фокальной плоскости линз образуется непрерывная система интерференционных полос типа os (источник считается некогерентным) от полос, вызываемых Wj, до полос, определяемых W2. Окончательным результатом является картина, показанная на рис. 6.1,6 с видностью < 1. Отметим, что расстояние между полосами остается таким же, как если бы источник был точечным, а именно A=fk/D [уравнение (1.11)]. На практике интенсивность картины полос снижается с той и другой стороны от оси (ср. с выборкой на дифракционной картине от одиночной щели в разд. 2.4). Мы можем пренебречь этим понижением, если щели узкие и, в частности, если наблюдения, как случается на практике, ограничены центральной областью картины полос. [c.123]

Во втором случае наблюдают интерференционный эффект в средней части области перекрывания двух картин при монотонном изменении толщины t. Так, при увеличении например, от значений 1 = 10 мм каждая из двух картин сжимается, и в средней части области наблюдения периодически перекрываются то тёмные участки встречных колец, то светлые участки. Тогда здесь формируется соответственно тёмная или светлая полоса высокой контрастности, причём, радиус гк полосы высокой контрастности остаётся неизменным при разных К и равным Гк = (х2 —Х1)/2, где х и Х2 неизменные координаты центров картин. При выполнении измерений по этой методике окуляр устанавливают так, чтобы центральное деление горизонтально ориентированной шкалы микрометра совпало с центром области перекрывания. В ходе опыта изменяют толщину 1 и измеряют те значения t , которым соответствует максимальная контрастность полосы в области центрального деления шкалы. Входящие в (1.26) или в (1.27) величины К, гк, и Р измеряют непосредственно К — ио видимой в окуляр картине, гк — = х2 — х )/2 — по шкале окулярного микрометра, 1-расстояние между диффузором Дф и зеркалом 3 — по шкале, приклеенной к основанию [c.46]

Излучение лазера распространяется в направлении зеркала М и делится на нем на два пучка, имеющие примерно равные интенсивности. Разность фаз б ортогонально поляризованных лучей при многократном прохождении возрастает пропорционально числу проходов п. В фокальной плоскости спектрографа наблюдаются вертикальные интерференционные полосы, которые будут расположены в п раз чаще, чем в классическом методе. Для возможности наблюдения картины перед входной щелью спектрографа располагается поляризатор под углом 45° по отношению к скрещенным поляризаторам, который обеспечит равенство интенсивностей интерферирующих лучей. Предельная чувствительность метода определяется временем непрерывной генерации (10 с) и временем двойного прохода светом резонатора (-- 10 с) теоретически можно реализовать 10 проходов луча и тем самым увеличить на 6 порядков чувствительность измерений. Для обеспечения высокой точности поляризаторы в схеме не используются за счет многократности прохождения лучей происходит сужение полос и это дает возможность увеличить точность измерений N 1 до 0,Л %, что на порядок выше, чем в классических методах. [c.167]

Так как Джессоп не смог достичь лучшей разрешаюш,ей способности при измерении углов чем 0,5°, что, мягко говоря, хуже, чем 6, достигнутые Штраубелем, он был вынужден определять интервалы интерференционных полос, делая упор на их поведение на значительном расстоянии отточки, радиус кривизны в которой представлял интерес. Это ограничение плюс использование им неполированных, с неизвестной начальной кривизной и, к тому же, намного более, толстых образцов, привели к значениям коэффициента Пуассона от 0,139 до 0,229 для одного и того же стекла. Таким образом, наблюдение временных изменений интерференционной картины, которые Джессоп относил к влиянию упругого последействия, дало неубедительные результаты, о которых можно было бы думать, что они имеют некоторую ценность, будь они опубликованы до исследования Штраубеля. Называя обработку Штраубелем методом наименьших квадратов буквально сотен опытов слишком громоздкой , Джессоп на основании двух из общего числа восьми опытов с шестью образцами предположил, что ошибка из-за начальной кривизны может быть исключена изгибанием одних и тех же образцов в двух противоположных направлениях. Измеренная разница между двумя экстремальными значениями составила 10%, что реально показало необходимость для любого исчерпывающего исследования, основанного на оптико-интерференционных экспериментах, таких как эксперименты Корню, прибегать к точному анализу Штраубеля ). [c.379]

Можно продолжить перечисление технических трудностей, появляющихся при наблюдении сигнала биений, возникающего при освещении интерферометра уширенной спектральной линией, но они ничего не меняют в принципиальной постановке проблемы. Бесспорно, задав тем или иным способом корреляцию между двумя исследуемыми волнами, можно наблюдать их интерференцию. Если частота о>2 задается равномерным движением зеркала, от которого отражается часть исследуемого излучения, то будет происходить интерференция любой волны с частотой roi, лежащей в пределах контура спектральной линии, с другой волной частоты (02, отличающейся от частоты первой на разностную частоту 2л/. Тогда будет наблюдаться сигнал биений, который позволяет определять сколь угодно малую скорость движения зеркала, так как можно зарегистрировать очень малые изменения интерференционной картины. Та минимальная скорость v, которую еще можно измерить, определится условиями опыта. Е1о, конечно, это будут значения на много порядков меньше, чем те громадные скорости, о которых шла речь ранее. Приведенная выше оценка точности астрономических измерений лучевой скорости по эффекту Доплера (и 1 км/с) соответствует сравнению никак не скоррелированных источников света, которыми являются исследуемая звезда и какой-то земной источник света, излучающий ту же спектральную линию. [c.397]

Было найдено, что стеклянные стенки являются существенным элементом для сохранения двухмерности потока. Контроль за двухмерно-стью потока осуществлялся не только наблюдением интерференционной картины, но и изучением длины волны сверхзвуковой струи. Для двухмерного сверхзвукового потока длины волн, измеренные в устойчивом потоке при наличии стеклянных стенок, достаточно хорошо проверяются формулой Прандтля [5]. При отсутствии стеклянных стенок измеренные длины волн не удовлетворяют формуле Прандтля для двухмерного потока, однако хорошо согласуются с формулой Кармана для трехмерного потока [6]. Более того, при отсутствии стеклянных стенок в случае нерасчетного режима истечения в потоке возникают волны разрежения и ударные волны, которые накладываются на движение основного потока, тогда как в том же потоке при наличии стеклянных стенок указаиное явление не возникает. Этот факт является дополнительным доказательством того, что стеклянные стенки способствуют сохранению двухмерности потока. [c.74]

Следует подчеркнуть, что информация о наклоне объекта не исчезает бесследно, она также может быть извлечена иэ интерферограммы при сканировании фильтрующим отверстаем в плоскости изображения. Действительно, как следует иэ (7.21), фаза интерференционной картины зависит от положения фильтрующего отверстия н изменяется с изменени-ем о Поэтому с изменением координаты интерференционные полосы в плоскости наблюдения будут смещаться ( бежать О- Для измерения величины о> достаточно сместить фильтрующую диафрагму вдоль оси у на ДУо и сосчитать количество интерференционных полос AN, пробежавших при этом через фиксированную точку плоскости наблюдения. Величину со легко можно будет определить из следующего соотношения [c.143]

Свойство глаза — менять свою оптическую силу (аккомодация), высокая разрешающая сила и чувствительность зрительных восприятий обусловливают большие возможности визуальной регистрации интерференционной картины. Однако глаз оценивает не отношение световых потоков, а лишь равенство или неравенство их друг другу (в пределах 2—5%). Кроме того, ряд объективных и субъективных факторов определяет фотометрическую способность глаза размеры и быстроту смены сравниваемых участков поля, уровень его освещенности, наличие контрастных деталей и т. д. Все это приводит к тому, что в технике интерференционных измерений визуальные способы наблюдения интер ренцнонной картины, как правило, используются в процессе юстировки или при качественной оценке картины. [c.101]

В заключение отметим кратко некоторые достоинства и недостатки методик, основанных на изменениях в оптической схеме при измерении деформации. Как видели, вектор смещения и и его произродная 0 и входят здесь в те же члены, что и в случае обычной голографической интерферометрии, поэтому для их нахождения можно воспользоваться аналогичными методами. В частности, при отыскании всех компонентов вектора и или V и требуется то же минимальное число базисных векторов д или т,а. Первое достоинство, вытекающее из возможности изменения вида интерференционной картины, состоит в том, что обычные методы можно применять в условиях удобного наблюдения. Так порядки полос, расстояние между полосами и точки локализации можно по желанию изменять, облегчая тем самым измерения. Для этой цели в случае д имеем один параметр изменение длины волны Я — Я, в случае б— четыре параметра компоненты сдвига й и разность фаз ф — ф, а в случаях в и г — шесть параметров компоненты вектора смещения 1 и тензора поворота Если более того одна голограмма была дефор- [c.151]

Все методы измерения разности хода можно разделить на две группы методы счета полос и методы компенсации. Эти методы можно реализовать как при визуальном наблюдении, так и при фотоэлектрической регистрации. В ряде случаев интерференционная картина может быть зарегистрирована фотографически. [c.178]

Визуальные методы. Рассмотрим метод измерения смещения полос. Этот метод заключается в том, что измеряют смещение р интерференционных полос в поле зрения прибора относительно неподвижной визирной линии (рис. 3.8.12, а) илц идентичной картины полос (рис. 3.8.12,6). Он чаще всего применяется при наблюдении полос равной толщины и равного хроматического порядка. При оц енке относительного расположения интерференционных полос и визирной линии (рис. 3,8.12,а), которая возможна с точностью 0,1 полосы, погрешность измерения сдвига фаз равна приблизительно Аб = = 2я/10. Одиако погрешность установки совмещения центров интерференционной полосы и визирной линии, а также двух систем полос значительно меньше. Погрешность совмещения определяется нониальным эффектом и составляет приблизительно 1/10 часть видимой ширины полосы. Вследствие нелинейности процесса реагирования глаза на световое воздействие видимая шиирна черных полос в случае двухлучевой интерференционной картины равна трети расстояния между полосами. Значит погрешность совмещения полос равна теперь 1/30, а погрешность определения сдвига фаз равна Аб = 2л/30. [c.225]

РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТР — прибор для измерения различных физ. величин методом интерференции радиоволн-, по наблюдению результата интерференции двух или более когерентных колебаний или его изменению определяют искомую величину, к-рая к.-л. способом связана с характеристиками этих колебаний. Для измерения расстояний, скорости распространения радиоволн и исследования условий их распространения служат радиодальномер с неподвижной интерференционной картиной, радиозонд, интерференционный радиодальномер, дисперсионный Р. и др. Для измерения малых времен возбуждения (10 сек — 10 сек) флуоресцирующих веществ применяется флуорометр. В радиоастрономии Р. применяют для измерения угловых координат источников радиоизлучения и разделения излучения от различных источников, а также для исследования пространственного распределения излучения и его природы. [c.288]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...