Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Описанные выше интерферометры мало пригодны для данной цели главным образом потому, что у них плоскость локализации расположена в неподходящем месте. Например, у интерферометра Жамена (стр. 121) полосы локализованы в бесконечности и, кроме того, интерферирующие пучки недостаточно далеко разведены. Интерферометр Майкельсона хотя и имеет далеко разведённые пучки, но плоскость локализации у него совпадает с плоскостью зеркал (см. фиг. 103). Если изучаемая оптическая неоднородность и поле интерференции находятся посередине между зеркалом и разделяющей пластинкой, то схема Майкельсона приводит к случаю фиг. 50, III и интерферометр становится мало светосильным.
Интерферометр, специально приспособленный для изучения воздушных вихрей, представлен на фиг. 173. Он состоит из двух полупосеребренных пластинок Si и S3 и двух зеркал S2 и S4. В исходном положении все четыре стекла параллельны. Путем наклонов пластинок Si и S3 схема может быть приведена ^ состоянию, изображенному на фигуре, которое удовлетворяет обоим указанным требованиям, а именно: а) соответственные точки входных люков Pі и P2 совпадают друг с другом; б) поле расположено в пространстве между зеркалами и совпадает с исследуемой неоднородностью. Если конструкция интерферометра такова, что каждая из пластинок
237. Si и S3 наклоняется вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, то с данной схемой могут быть получены полосы любой заданной ширины и ориентировки, локализованные в любой заданной плоскости как в пространстве между зеркалами, так и вне зеркал.
2. Интерферометры для изучения воздушных вихрей имеют очень
мических труб; схема фиг. 174 дает представление об этих размерах. Для освещения применяется ртутная дуга сверхвысокого давления или угольная дуга интенсивного горения. Светящееся тело лампы через конденсор К и полевую линзу F проектируется на объектив зрительной трубы T с таким расчётом, чтобы изображение светящегося тела покрыло всё отверстие объектива. За окуляром
трубы установлена фотокамера Р. При съемке малоформатной камерой на кинопленку 24X36 мм экспозиции могут быть сокращены до Viooo оек.
Такие интерферометры относятся к числу наиболее крупных оптических приборов и поі трудности производства сравнимы только с астрономическими приборами. Особо строгие требования предъявляются к однородности стекла пластинок Si и S3.
238. ГЛАВА VI
РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
1. Важным недостатком всех оптических приборов являются потери света вследствие отражения и поглощения оптическими деталями. Каждая поверхность стекла, граничащая с воздухом, отражает свет в соответствии с формулой (86):
s^Mttt)4
где B0 <—яркость падающего луча, Br — яркость отраженного луча иг— коэффициент отражения. Для кронов (п= 1,52-^-1,55) коэффициент отражения равен 4,5%, а для флинтов (п= 1,62-^1,65) — — /'=5,5-=-61%. Яркость луча, прошедшего сквозь границу стекло — воздух, равна
Bs=(\-r).B0.
Если система прибора имеет k поверхностей, граничащих с воздухом, то яркость прошедшего через систему луча равна
Даже в приборах средней сложности потери яркости довольно велики. Например, для трубки призменного бинокля, которая имеет ? = 12, получается B= (0,95)12 • B0 = 0,55 • B0. В перископах подводных лодок [53] содержится около 20 линз, граничащих с воздухом, т. е. ?=401. Яркость прошедшего пучка равна .0= (0,95)4" • .00я« ^==0,13 • ?o. Так как имеются ещё потери света вследствие поглощения и других причин, то в системе перископа теряется около 90% яркости входящего пучка.
За последние годы разработан ряд методов, позволяющих уменьшить коэффициент отражения. Это достигается путём образования на поверхности стекла тонкой твердой пленки иного показателя преломления. Лучи света, отраженные от двух поверхностей этой пленки, интерферируют между собой и при известных условиях могут ослабить друг друга. Соответственным подбором вещества пленки и ее толщины удается уменьшить коэффициент отражения
239. в несколько раз. Оптические детали с уменьшенным коэффициентом отражения называются «просветлёнными».
Для уменьшения коэффициента отражения показатель преломления пленки должен быть меньше, чем у стекла. Наиболее приемлемыми веществами оказываются фтористый магний (п=1,38) и криолит (п= 1,34), которые наносятся на поверхность стекла так называемым «физическим» способом — путём испарения указанных веществ в вакууме. В наиболее невыгодном случае, при просветлении кроновых стекол (пя^1,5) эти пленки снижают коэффициент отражения от 4,5% до 1 -г- 1,5%, т. е. в три раза. Чрезвычайно просто достигается образование пленки химическим способом — путём выщелачивания стекла кислотой (обычно — уксусной), после чего на поверхности стекла остаётся пленка кремнезёма SiO2 (пт 1,45), которая снижает коэффициент отражения у кронов от 4% до 2°/» (в два раза) и у флинтов от 5,5%) до 1,7% (в 3 раза). По другому методу пленка кремнезёма наносится извне — путём обработки поверхности стекла раствором кремнеэтилового эфира.
Пленки с более высоким показателем преломления могут только повысить коэффициент отражения. Например, пленка двуокиси титана TiO2 (п=2,2) может повысить коэффициент отражения крона от 4% до 25%. Однако двухслойная пленка из TiO2 и SiO2 может дать меньший коэффициент отражения, чем одна пленка из SiO2.
