§ 5. Определение шероховатости по корреляции между спекл-структурами, полученными с двумя длинами волн [217]

Вместо того чтобы изменять ориентацию освещающего пучка, как это делалось в рассмотренных выше случаях, можно изменять длину волны света. Естественно, такое устройство непригодно для измерений в реальном времени. Его схема представлена на рис. 135. Исследуемая поверхность освещается лазером, излучающим на длине волны k. При помощи объектива О мы формируем изображение поверхности на фотопластинке Следовательно, мы регистрируем спекл-структуру, соответствующую длине волны k. Перед второй экспозицией сместим фотопластинку на небольшую величину Осветив теперь поверхность излучением с длиной волны к зарегистрируем на пластинке спекл-структуру с этой новой длиной волны. Вследствие шероховатости поверхности зарегистрированные спекл-структуры будут декоррелированы в большей или меньшей степени. Можно показать, что корреляция будет полностью отсутствовать при условии

где а — среднеквадратичное отклонение.

После проявления осветим негатив параллельным пучком и рассмотрим интерференционные полосы в фокусе объектива, следуя многократно описанной ранее методике. При выполнении соотношения (9.5) интерференционные полосы исчезнут. Таким образом, изменяя величину А к до исчезновения интерференционных полос, можно найти величину о.

Можно обойтись и без промежуточной оптики, т. е. без объектива О на рис. 135, если регистрировать спекл-структуру на конечном расстоянии (рис. 136) [168]. Как обычно, сделаем на фотопластинке две экспозиции. При первой экспозиции поверхность осветим излучением с длиной волны k. Перед второй экспозицией фотопластинке сообщим смещения двух видов:

а) поперечное смещение которое позднее позволит нам наблюдать интерференционные полосы в спектре негатива;

б) продольное смещение которое скомпенсирует

изменение как это было показано в гл. 2, § 7 (рис. 36). В таком случае мы получим на пластинке две идентичные спекл-структуры, если при этом будет выполнено условие (2.10), т. е. если

Если же данное условие не выполняется, то зарегистрированные спекл-структуры будут более или менее декоррели-рованы. Тогда после проявления мы, пользуясь обычной схемой, рассмотрим пространственный спектр негатива и по контрасту интерференционных полос вычислим степень корреляции двух спекл-структур, т. е. найдем величину о.

Рис. 135. Измерение шероховатости поверхности путем фоторегистрации ее изображения на двух длинах волн.

Рис. 136. Измерение шероховатости поверхности путем фоторегистрации спекл-структуры на конечном расстоянии при использовании двух длин волн.