§ 3. Определение шероховатости поверхности по корреляции между двумя спекл-структурами полученными при разных углах падения лазерного пучка [145]

Исследуемую поверхность освещают плоской волной, сформированной из лазерного пучка (рис. 130), и затем последовательно регистрируют на фотопластинке две

спекл-структуры, полученные при двух разных углах падения. В результате на пластинке получают две спекл-структуры, сдвинутые одна относительно другой. Это в сущности схема гл. 2, § 4, выполненная не с диффузно-прозрачным, а с диф-фузно-отражающим объектом. Ранее было показано, что при определенных условиях изменение угла падения освещающего пучка не вызывает нарушения корреляции между спекл-структурами.

Рис. 130. Регистрация на фотопластинке двух спекл-структур, создаваемых шероховатой поверхностью при двух разных наклонах освещающего пучка.

Точно так же обстоит дело и в данном случае. Если изменение угла падения достаточно мало, то результатом оказывается простое смещение спекл-структуры

где расстояние от диффузной поверхности до фотопластинки угол падения лазерного пучка на поверхность Если при заданном угле падения его изменение будет достаточно большим, то можно показать, что смещение картины спеклов будет сопровождаться изменением ее микроструктуры, которое обусловлено именно шероховатостью поверхности

Рис. 131. Прямолинейные и параллельные интерференционные полосы, получаемые в пространственном спектре негатива.

Отсюда становится очевидным принцип метода: на одной и той же фотопластинке делают две экспозиции, изменив между ними угол падения пучка, который освещает поверхность После проявления негатив наблюдают в параллельном пучке света, пользуясь, например, схемой рис. 55, повторенной на рис. 131. В фокальной плоскости объектива О мы будем видеть прямолинейные и параллельные интерференционные полосы, угловое

расстояние между которыми равно контраст полос будет зависеть от шероховатости поверхности.

Можно показать, что для металлических поверхностей с большой шероховатостью контраст у интерференционных полос [формула (4.11)] определяется выражением

где а — среднеквадратичное отклонение, характеризующее шероховатость поверхности. Таким образом, измерив контраст у интерференционных полос, можно найти величину о. Опыт показывает, что относительная точность измерения может достигать 8%. Таким методом можно измерять большие значения о, однако измерение шероховатостей, для которых а превышает не имеет практического интереса. Отметим, что метод пригоден и для исследования диффузных диэлектрических поверхностей.