Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
XdkJ
или при использовании критерия Релея (AOPD^Я/4)
M < A/[8?v (dN/d а)]. (2.15)
Так как дисперсия света (dN/d}.) и величина tK никогда не равны нулю, ширина полосы Ал не должка быть слишком большой. Если интерферометр точно скомпенсирован, будут наблюдаться полихроматические полосы; в противном случае необходимо использовать вьгеококогерецтнын источник света в виде лампы с парами низе-.о-го давления или лазера.
Если в обеих ветвях интерферометра имеются различные оптические детали и разность фаз луча, следующего двумя путями, не зависит от л, можно считать, что прибор скомпенсирован для спектрального участка шириной Ал. Согласно Стилу [49] разность
48 фаз для двух ветвей интерферометра, содержащих различные оптические детали толщиной t м с коэффициентом преломления N, равна
a = і V Л7 - V Nt\ . (2.16-,
л <1 Jdd-i J
При d(p/dX = 0 она не зависит от л, тогда имеем:
V А7 - V Ni, (2.17)
Mt\ Jmdi
где Л~ — «групповой коэффициент преломления», определяемый как
N = N-A-. (2.13)
dl
Следовательно, можно говорить, что интерферометр скомпенсирован для интервала АХ, если «групповой оптический ход» лучей в его-обеих ветвях одинаков. Стил [9] указывал, что такую компенсацию можно оценивать, наблюдая полихроматические полосы через спектроскоп, шаль которого перпендикулярна им. Полосы пересекают спектр, и их наклон характеризует изменение положения полос с изменением X. При качественной компенсации полосы ориентированы строго вдоль направления дисперсии. В противном случае ход лучей в деталях юстируют до тех пор, пока отклонение полос при заданной X не станет равно нулю.
Если разность OPD (O) очень велика (как в неравноплечем интерферометре, описанном в разд. 2.4), последний член уравнения (2.5) становится определяющим и можно записать
OPD (O)=2/0= т\, (2.19)
но с учетом критерия Рэлея порядковый номер т не должен изменяться на краях спектрального участка более чем на 1/4 и, следовательно,
= 1/4) (X — Л/.), (2.20)
где Да — максимально допустимая ширина спектрального участка. Приближенно молено записать
ДХ<Х/(8 4). (2.21)
Поскольку длина цепочки волн с шириной полосы AX равна X2IAX, это условие равнозначно утверждению, что разность OPD (0) должна быть меньше 1/4 этой длины. Использование газового лазера в качестве источника света в данном случае представляет большой практический интерес и будет рассмотрено в разд. 2.4.
2.3. применение интерферометра тваймана—грина
На этом приборе могут быть проконтролированы различные оптические детали, простейшей из которых является плоскопараллельная пластина. Вносимая ею разность оптического хода
OPD = 2 (Aa — 1)/, (2.22)
49 где I — толщина пластины; N—¦ коэффициент преломления стекла. Если интерферометр отъюстирован так, что полосы в нем отсутствуют, любая картина, возникающая в приборе после введения в него пластины, полностью относится на «счет» последней. Если в поле зрения полосы по-прежнему отсутствуют, величина (N—1)/ постоянна вдоль всей пластины. Наличие прямолинейных полос указывает на постоянство величины N и наличие угла є между
Рис. 2.9. Интерферограмма стеклянной пла- ПТОСКОСТЯМИ ПЛЭСТИНЫ стины
s = a/[2(iV— 1)% (2.23)
где a — малый угол между интерферирующими волновыми фронтами:
а =(2.24)
здесь п — число наблюдаемых интерференционных полос на единице длины поля зрения.
Полосы могут быть и искривленными (рис. 2.9) из-за погрешностей формы поверхностей или оптической неоднородности, так как при контроле оценивается величина (N—1)/. Для обеспечения независимых измерений N и t данный метод дополняют контролем величины Ni на интерферометре Физо.
На описанном устройстве можно контролировать самые различные материалы [1,2, 34, 60].
2.3.1. Контроль призм и дифракционных решеток
Интерферометр Тваймана — Грина очень удобен для аттестации призм, особенно прямых углов прямоугольных призм (типа Порро), призм Амичи с крышей и уголковых отражателей. Как уже отмечалось в разд. 2.2.1, если не используется газовый лазер, относительные вращения и обращения волновых фронтов должны быть скорректированы (рис. 2.10). На рис. 2.11 представлена схема контроля
S)
Рис. 2.10. Схемы контроля призм:
а — прямоугольной; б — Амичи с крышей; в — уголкового отражателя
50 ¦і
а) ff) ''
Рис. 2.П. Контроль призм Порро (a) it уголковых отражателей (б) с помощью лазерного источника
при использовании лазерного источника света. Линдберг [31] показал, что ошибка угла крыши
е — а/^К N sin 6), (2.25)
где N — коэффициент преломления материала; а — угол между двумя выходящими фронтами после однократного прохождения через призму; 0 — угол между краем крыши и падающим углом; К — число отражений луча от крыши. Табл. 2.1 содержит значения б и К для контроля по схемам, изображенным на рис. 2.10 и 2.11. Угол а определяем из уравнения (2.24); интерферометр при этом регулируем так, чтобы все полосы на одной из граней были устранены. Подробный анализ контроля уголковых отражателей проведен Томасом и Вайантом [52].
