Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
«Если окуляр O3 будет установлен таким образом, что в него будут четко видны изображения щели L без цилиндрической линзы O4 или, иначе говоря, лучи, находящие из точек Li и лежащие в плоскости, проходящей через ось цилиндрической линзы O4, будут давать изображения в предметной плоскости окуляра O3, то интерференционная картина, наблюдаемая в окуляр, в каждом её сечении плоскостью, перпендикулярной изображениям щелей U1 и U2, будет характеризоваться расстоянием соответствующей точки L1 от некоторой постоянной плоскости».
«Если поверхность Si не будет плоской, то сдвиг интерференционной полосы будет пропорционален этому расстоянию. Иначе говоря, интерференционные полосы будут извилистыми, а их форма будет воспроизводить профиль испытуемой поверхности в сечении, определяемом местом изображения Li».
«Ширина полос обратно пропорциональна расстоянию между изображениями щели U1 и U2, это последнее зависит от расстояния между лучами: падающим на зеркало P1 и отраженным от зеркала P2, что требует узкой линии раздела зеркал».
«В осуществленной схеме зеркала Pi и P2 были заменены призмой полного внутреннего отражения, в которой плоскости катетов играли роль зеркал P1 и Pa. При этом обнаружилось значительное
214. влияние эллиптической поляризации при полном внутреннем отражении от поверхностей P1 и P2. Однако алюминирование одной из этих поверхностей почти совершенно устраняет этот эффект, очень сказывающийся на контрастности интерференционных полос».
«Конечно, при вставлении этой призмы в ход лучей объектива O2 приходится вставлять эквивалетную толщу стекла в ход лучей объектива Оі».
«В указанной схеме были употреблены объективы 8х с апертурой 0,20 и вставление стеклянной пластинки 3—5 мм не очень сказывается на качестве изображения».
«Испытание прибора, построенного по вышеописанной схеме, вполне подтвердило его применимость для изучения микропрофиля поверхности. Интерференционная картина дает наглядное представление о мельчайших изгибах наблюдаемой поверхности и позволяет легко оценивать величину этих изгибов. В случае неплоских поверхностей — шариков, цилиндров прибор дает картину общего изгиба поверхности в заданном сечении. Плавно изогнутые интерференционные полосы имеют мелкие изгибы соответственно микроскопическим следам обработки или износа. Наглядность картины не представляет никакого труда для её расшифровки». ГЛАВА V
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ
1. Интерференционные методы с успехом применяются в различных областях науки и техники для измерения показателей преломления газов, жидкостей и твердых веществ. Интерферометр Рэлея, описанный в § 12, является примером одного из таких рефрактометров. В настоящем разделе мы ограничимся описанием методов, применяемых в оптотехнике для измерения показателей преломления оптических стекол.
Главнейшими характеристиками оптического стекла являются показатель преломления пв и средняя дисперсия [Jilf-Tic), где
о
D, F и С—фраунгоферовы линии натрия (X0 = 5893 А) и водо-
O о
рода (Хр=4860А и ХС = 6563А). Оптическое стекло разделяется на сорта, причем каждый сорт характеризуется номинальными значениями nD и (nF—nc) и допусками Anz, и Д (nF—tic). Последние бывают различны и зависят от свойств оптической системы, для которой стекло предназначается. В наиболее строгих случаях допустимые отклонения от номинала равны Кпв = ЪЛ0гл и Д(Яр—Яс) = 5-IO-5, так что, например, сорт стекла может определяться следующим образом:
nD = 1,5163 + 0,0005; (пр—гас) = 0,00806 ±0,00005.
Из приведенных чисел ясно, что даже при обычных работах заводской лаборатории, связанных с паспортизацией стекла, необходимо применять методы, чувствительность которых не ниже 1-+2 • IO-5. Научно-исследовательские работы, связанные с производством стекла, требуют еще более высокой точности.
2. Одним из основных методов для определения показателей преломления является метод гониометрический. Измерив на гониометре угол призмы а и угол наименьшего отклонения S (см. фиг. 158), можно вычислить показатель преломления по формуле
а+8 sin-
Л =-
а
216. Погрешность Дti в зависимости от погрешностей измерения углов Дай Д 8 равна
An = d^Aa+ ДЗ =
да дь
sin •
cos -
а + ?
¦ Да-
Дй.
2 sin2 — 2
2 sin-
(114)
Подставив в эту формулу ориентировочные числовые значения:
я = 1,6; а = 60°; -^— = 53°; — =23°; cos^-0,60; sin— = '2 '2 2 2
0,39, получим
A/z = 0,8 • Д а + 0,6 • Д8.
(114')
Фиг. 158. Измерение показателей преломления. Метод угла наименьшего отклонения.
Фиг. 159. Измерение показателей преломления. Метод рефрактометра.
Если погрешности измерения углов Да и AS равны 1 "=0,000005,. то погрешность показателя преломления равна Д/г=1,4 • 5 • 10~«= = 7 • IOr"6, т. е. почти достигает намеченного нами предела. Таким образом, для измерений с точностью An— 1 • IOr3 требуются гониометры с точностью отсчета не ниже 2".
Если дисперсия стекла измеряется косвенным путем, а по лимбу гониометра измеряется только показатель преломления п (An= = 1 • 10г4), то и в этом случае предпочитают пользоваться гониометрами с точностью не ниже +5".
