Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 95. ДВУХЛУЧЕВАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯСхема Юнга является, конечно, далеко не единственной возможностью осуществления интерференции волн, испускаемых каким-либо опорным источником. В двухлучевых интерференционных схемах (интерферометрах) деление потока от опорного источника на две части производится одним из двух способов: 1) деление фронта волны, 2) деление амплитуды (интенсивности) волны. Ниже оба способа мы проиллюстрируем на конкретных схемах. Все применения интерферометров основаны на измерении малой разности хода интерферирующих световых потоков. Если, например, каким-либо способом увеличить путь Типичным является применение двухлучевых интерферометров для: — измерения оптической плотности среды; — регистрации изменений во времени оптической плотности среды (распространения волн в газах, плазме и т. — измерения малых перемещений тел (механическая деформация, вибрация); — измерения малых угловых размеров источников электромагнитного излучения. Ниже при описании трех конкретных схем интерферометров мы обсудим их использование для различных измерений. Интерферометр Рэлея является, по существу, «техническим оформлением» принципа схемы Юнга (рис. XIV.6). Параллельный пучок световых лучей формируется линзой
Рис. XIV.6. Схема интерферометра Рэлея.
Рис. XIV.7. Возникновение разности хода интерферирующих лучей такой поток можно представить в виде суперпозиции плоских волн, распространяющихся вдоль всевозможных направлений или лучей в интервале углов
Таким образом, фокусное расстояние Интерферометр Рзлея обычно используется для относительных измерений оптической плотности прозрачной среды. Для этого на пути лучей помещаются две кюветы и
измерив которую можно найти Интерферометр Майкелъсона сыграл, как известно, в физике особую роль. Его автор, американский физик польского происхождения, совместно с Морли поставил знаменитые опыты по измерению скорости увлечения «зфира» (1885-1889 гг.), послужившие в свое время экспериментальным основанием теории относительности. Интерферометр (рис. XIV.8) состоит из двух зеркал Пластинка Р служит для компенсации разности фаз, которая вносится на пути к зеркалу
Рис. XIV.8. Схема интерферометра Манкельсона.
Рис. XIV.9. Схема интерферометра Майкельсона в режиме полос равной толщины. 1, 2 — интерферирующие лучи. Линза переносит на экран X изображение зеркала M.
Рис. XIV.10. Эквивалентная схема интерферометра Майкельсона в режиме полос равной толщины. 1,2 — интерферирующие лучи. прохождении светом стеклянной пластинки зеркала Полосы равной толщины. В этом режиме интерференционная картина создается за счет поворота на малый угол одного из зеркал, например
где
Рис. XIV.11. Интерференционная картина, полученная в режиме полос равной толщины. Источник — гелий-неоновый лазер, а — невозмущенная картина; б — искажение картины тепловым потоком от «жала» паяльника. Частые интерференционные полосы — результат интерференции с выходным зеркалом лазера. см. на рис. XIV.9; XIV.10. Распределение интенсивности на экране, как и в случае схемы Юнга,
если источник — точечный и монохроматический. На рис. XIV.11 показана интерференционная картина, получаемая в режиме полос равной толщины при освещении интерферометра Майкельсона гелий-неоновым лазером. Интерференционная картина, возникающая на экране X, налагается там на изображение зеркала
Рис. XIV.12. Схема интерферометра Майкельсона в режиме полос равного наклона (точечный опорный источник). Полосы равного наклона. Интерферометр освещается непараллельным пучком света (рис. XIV.12), а экран X расположен в фокальной плоскости линзы
Тогда разность фаз двух лучей
а распределение интенсивности, как и прежде, дается соотношением (95.4). Если поток лучей из источника аксиально-симметричный, то интерференционная картина на экране представляет собой чередующиеся светлые и темные концентрические окружности, радиус которых Задача. Найти расстояние между полосами максимальной интенсивности в интерференционной картине, возникающей при работе интерферометра Майкельсона в режиме полос равного наклона. Из условия максимума интенсивности
Рис. XIV.13. Эквивалентная схема интерферометра Майкельсона в режиме полос равного наклона (а) при протяженном опорном источнике. Рисунок (б) поясняет расчет разности хода. 1, 2 — интерферирующие лучи.
Рис. XIV. 14. Интерференционная картина, полученная в режиме полос равного наклона. Источник — гелий-неоновый лазер. В режиме полос равного наклона интерференционная картина локализована в бесконечности, так как на экране собираются лучи, идущие справа от линзы Опорный источник Интерферометр Рождественского — Маха — Цандера независимо предложен тремя авторами. Одним из них был профессор Ленивгградского университета Рождественский, работы которого, посвященные исследованию аномальной дисперсии показателей преломления различных веществ, выполненные в 20—30-х гг., сыграли важную роль в развитии атомной физики и спектроскопии. Именно для этих исследований Рождественский и разработал этот прибор. Интерферометр (рис. XIV.15) также работает по принципу деления амплитуды волны. В нем используются два непрозрачных
Рис. XIV. 15. Схема интерферометра Рождественского — Маха — Цандера в режиме полос равной толщины. отличие от интерферометра Майкельсона здесь этот наклон можно выбрать таким, чтобы при продолжении интерферирующие лучи пересекались на поверхности исследуемого объекта (или в заданном его сечении). Эквивалентная схема интерферометра в значительной мере аналогична приведенной на рис. XIV.10. Фокусируя объектив Интерферометры Майкельсона и Рождественского — Маха — Цандера находят применение в экспериментальном изучении различных волновых процессов в газовых средах и плазме. Их важным достоинством является возможность широкого разведения интерферирующих лучей, что, скажем, принципиально недоступно интерферометру Рэлея. Это позволяет проводить исследования на объектах значительных размеров. Применяя скоростную регистрационную аппаратуру типа
Рис. XIV.16. Интерферограмма параметров движущегося сгустка плазмы. Развертка во времени произведена электронно-оптическим преобразователем [1]. (резкие изломы линий) следует область пониженной плотности — линии почти возвращаются на место. В самом сгустке происходят колебания плотности: линии смещаются вдоль х, а величина смещения изменяется со временем. Количественная обработка интерферограммы дает описание движения сгустка.
|
1 |
Оглавление
|