§ 2. Исследование рельефа диффузной поверхности методом двух длин волн [67]

Методы, изложенные в гл. 7, дают возможность наблюдать только изменения рельефа поверхности, но не сам рельеф. Рельеф же поверхности можно выявить, регистрируя спекл-структуры в интерферометре с лазерным освещением двух длин волн. Рассмотрим интерферометр, схематически покааанный на рис. 142. Для простоты предположим, что на поверхности диффузного объекта А имеется ступенька высотой образованная двумя плоскостями Объект А освещается лазерным излучением сначала с длиной волны а затем с длиной волны Рассмотрим изображение объекта А, создаваемое объективом О в плоскости Предполагается, что высота ступеньки мала и изображения частей объекта достаточно резкие. Пусть разность хода между световой волной, рассеянной

исследуемым объектом, и когерентным фоном, создаваемым тем же лазером в точке изображения Предположим, что разность хода равна целому числу длин волн Если эта же разность хода А! равна целому числу длин волн то когерентный фон будет в фазе со спекл-структурой, создаваемой в плоскости как для длины волны так и для длины волны

Рис. 142. Исследование рельефа диффузной поверхности методом двух длин волн

Две спекл-структуры, возникающие в плоскости будут практически одинаковы, если разность длин волн невелика (гл. 1, § 9). Итак,

Подставив получим

Для другого участка объекта А, например соответствующее условие имеет вид

При этом условии две спекл-структуры, наблюдаемые в плоскости на длинах волн будут тоже идентичны. Учитывая, что в соответствии с равенствами (10.2) и (10.3) получаем

Следовательно, всякий раз, когда высота ступеньки на поверхности объекта А (измеренная от плоскости будет

равна целому кратному значения даваемого формулой (10.4), мы будем получать в плоскости две практически идентичные спекл-структуры.

Сделаем теперь на фотопластинке две экспозиции: одну в свете с длиной волны а вторую в свете с длиной волны причем в промежутке между экспозициями сместим фотопластинку на небольшое расстояние. Осуществляя пространственную фильтрацию полученного негатива, как и в многочисленных ранее описанных опытах, мы сможем удалить в изображении объекта те его участки, глубина которых по отношению к удовлетворяет соотношению (10.4). На поверхности объекта А мы увидим темные интерференционные полосы, которые очертят контуры этих участков. При переход от одной темной полосы к соседней темной полосе будет соответствовать изменению толщины объекта на 14,2 мкм.