Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
ражений, таковы. Интерференционные полосы ярких (насыщенных) цветов с резко выделяющейся бесцветной белой или черной полосой могут быть получены при равных слоях стекол в двух ветвях. Небольшой добавочный слой стекла в одной из ветвей, толщина которого не превышает нескольких сотых миллиметра, может быть скомпенсирован слоем воздуха в другой ветви без большого ущерба для вида интерференционной картины.
Во многих технических интерферометрах (см. микроинтерферометр Линника, § 23) в ход лучей введены сложные оптические системы, например, микрообъективы. Существуют также интерферометры настолько больших размеров (см. § 28), что их детали изготовляются из различных плавок стекла и поэтому отличаются по показателю преломления. Ввиду технологических трудностей до-
150 ¦/////// ШЖ Sj
л к W I '•- л
/ P 5
/ M -- * І* *л
пуски на толщины стекол и на показатели преломления в таких случаях расширяются, взамен чего применяется более эффективный метод компенсации добавочных слоев путём введения в одну из ветвей интерферометра стеклянного компенсатора. Оказывается, что все добавочные слои, образованные стеклами различных сортов и различного показателя преломления, в широких пределах компенсируются только одним стеклянным компенсатором. Объясняется это тем, что при компенсации стекла одного сорта стеклом другого сорта можно получить апохроматические полосы, т. е. такие, в которых порядок интерференции N имеет одно и то же значение для трёх линий спектра.
В качестве примера рассмотрим схему интерферометра Майкельсона (фиг. 112). Разность длин двух ветвей обозначим через D = V—I. В правую ветвь включена пластинка толщины h. В верхней ветви имеется компенсатор переменной толщины h'. Показатели преломления стекол P и К обозначим через п и п'.
Благодаря большему числу параметров вместо двух уравнений (103) в данном случае можно написать три уравнения:
2 {D + (ric-\)h'-{nc-\)h] =TVXc,
2 [D-\-(ne— \)h' — (пе—\) h] = NK,
2 [D + (nF— 1)A'—(nP-l)h] =№f,
где Xe и ne обозначают величины Хил для зелёной линии ртути. Коэффициент 2 появляется вследствие того, что в интерферометре Майкельсона свет проходит через слой стекла дважды. Считая, что сорта стекол, т. е. все значения показателей и толщина h заданы, мы имеем три неизвестных D, h' и N, которые и могут быть найдены из уравнений. Следовательно, добавочный слой стекла h может быть скомпенсирован подбором толщины компенсатора h' и изменением воздушной разности хода D = I'—/.
Дальнейшая обработка уравнений (106) производится аналогично случаю компенсации слоя стекла воздухом и таким путём может быть определен номер апохромэтической полосы Nj спектральный состав света в этой полосе и степень цветовой несимметрии интерференционной картины. Например, номер N равен
Фиг. 112. Уравнивание добавочных слоев стекла с помощью компенсатора.
(106)
N = 2 h
Пр - ¦ пе Tlp — - По
Пр- пе Tl p - TIc
K- ^F к- ^F
п'р — П'е nF- пс
151 Иногда добавочный слой воздуха в одной из ветвей интерферометра является неизбежным свойством его оптической схемы, как это имеет место, например, в интерферометрах В. П. Линника [41] для контроля больших машинных деталей. Такой слой также может быть скомпенсирован с помощью двух компенсаторов переменной толщины, изготовленных из различных сортов стекла. В этом случае в уравнениях (106) надо считать известными величинами D и все значения показателей. Из уравнений определяются значения h и h', необходимые для компенсации.
§ 15. Источники света для интерферометров
1. В интерферометрах применяется как белый, так и монохроматический свет. Простейшим источником белого света является широкая белая поверхность, например, небо, освещенный белый экран или электролампа с колбой матового стекла. Таким освещением пользуются, например, в методе пробных стекол (фиг. 116).
В тех случаях, когда входные и выходные зрачки интерферометра малы (щель, точечная диафрагма), необходимы более яркие источники света. Часто пользуются специальными электролампами с короткой, прямолинейной и плотно навитой спиралью сравнительно большого диаметра. Подобные лампы применяются в металлографических микроскопах, звуковых блоках киноаппаратов и т. п. Светящееся тело лампы с помощью конденсора (см. фиг. 89, 101, 154, 166) проектируется на входную диафрагму интерферометра и должно полностью покрывать отверстие этой диафрагмы. На многих схемах, приводимых в этой книге, такой способ освещения не показан явно, но подразумевается.
Из ламп со сплошным светящимся телом надо отметить так называемую точечную лампу, которая в то же время имеет и повышенную яркость. Её можно особенно рекомендовать, например, для метода Обреимова (§ 26). Угольные дуговые лампы требуют более внимательного надзора, но, благодаря своей большой яркости, могут применяться при фотографировании для уменьшения времени экспозиции.
Размер стеклянной колбы лампы и положение светящегося тела в колбе не безразличны. При больших размерах входной диафрагмы интерферометра конденсор должен давать соответственно большое увеличение и должен быть установлен возможно ближе к светящемуся телу лампы. Отсюда понятно, что у специальных ламп светящееся тело часто бывает расположено не в центре колбы, а вблизи стенки колбы.
