7.5.5. Интерферометр Тваймана — Грина и другие аналогичные приборы.

Если интерферометр Майкельсона освещается точечным источником квазимонохроматического света, находящимся в фокусе хорошо скорректированной линзы а выходящий из интерферометра свет собирается второй такой же хорошей линзой то такой прибор становится эквивалентным интерферометру Физо, но в отличие от последнего здесь пути световых пучков полностью разделены (рис. 7.40). Пусть плоский волновой фронт пучка, отраженного от — соответствующий плоский волновой фронт пучка, отраженного от виртуальный плоский волновой фронт, распространяющийся от который должен был бы выйти из делителя пучка совпадающим и синфазным с Оптическая разность хода между выходящими после делителя лучами, имеющими виртуальное пересечение в точке на равна

где — расстояние по нормали от до показатель преломления среды между Соответствующая разность фаз равна

Рис. 7.40. Интерферометр Майкельсона, освещенный параллельным пучком гнета.

В соответствии с последним соотношением и (7.2.16) находим, что глаз, помещенный в фокальную плоскость линзы и сфокусированный на (в случае надобности с помощью вспомогательной линзы), увидит в Р светлую полосу,

если

или темную полосу, если

Таким образом, полосы, вообще говоря, имеют вид прямых линий, параллельных ребру клина, образованного и Если путем соответствующей ориентации сделать параллельными фронты то поле зрения будет освещено равномерно. При точечном источнике полосы не локализованы, но практически из-за недостатка света размеры источника нельзя сделать очень малыми. Так как пути выходящих лучей соответствуют отражению от клина, образованного где мнимое изображение в делителе пучка, то полосы с протяженным источником кажутся локализованными вблизи клина, так же как и полосы Физо (см. стр. 276), и допустимые размеры источника наиболее велики, если совпадают. Вместе с тем вследствие неполной монохроматичности источника полосы будут наблюдаться только в случае приблизительного равенства оптических длин путей обоих пучков. Важно отметить, что условия равенства оптических длин путей и совпадения вообще говоря, не могут выполняться одновременно, если установка асимметрична относительно А.

Такое видоизменение интерферометра Майкельсона было предложено Твайманом и Грином [27] для проверки качества оптических деталей. Последние помещают в пучок, идущий к , если они хороши, то отраженный волновой фронт остается плоским.

Рис. 7.41. Интерферометр Тваймана—Грина. а — устройство для испытания — устройство для испытания фотографических объективов.

Так как, согласно (76), мы вправе считать, что светлые полосы соответствуют контурам с интервалами X», определяемым плоскостями, параллельными то (принимая для воздуха можно обнаружить искажения получившиеся в результате двойного прохождения света сквозь испытуемую деталь. «Знак» искажения определяется направлением смещения полос при увеличении расстояния между и делителем пучка. Схема прибора для испытания призм в минимуме отклонения показана на рис. 7.41, а [28]. Наблюдаются полосы, совпадающие с одной из поверхностей призмы, а по их положению можно указать те участки призмы, которые должны подвергнуться ретуши. Таким путем можно скомпенсировать внутренние неоднородности материала призмы. На рис. показана схема приспособления для испытания фотографических объективов [29]. выпуклое сферическое зеркало с центром кривизны в фокусе испытываемого объектива С. Объектив может вращаться вокруг линии, перпендикулярной его оси, что позволяет проводить испытания при различных наклонах объектива. Механические связи обеспечивают неизменность положения центра кривизны зеркала М,

в фокальной плоскости объектива при его вращении. Однако существует некоторая неопределенность в определении по интерференционной картине дефектных мест в объективе, так как в случае несовершенства объектива прямой и обратный пути света через него не совпадают.

Рис. 7.42. Интерференционные картины Тваймана — Грина, получающиеся с линзой и показывающие наличие первичных аберраций 130]. а — сферическая аберрация, фокальная параксиальная плоскость; - кома, - фокальная параксиальная ллоскосль, в — астигматизм, центральная плоскость - максимальная волновая аберрация в выходном зргшке. Вверху — наблюдаемые картины, внизу — рассчитанные.

Рис. 7.43. Интерферометр Кюстерса. а — схема установки, — поле зрения

Можно уменьшить такую неопределенность, выбирая радиус кривизны зеркала возможно большим и используя для наблюдения виртуальной картины полос, возникающих на его поверхности, соответствующую оптическую систему. На рис. 7.42 приведены фотографии таких картин и соответствующие рассчитанные картины.

Принцип устройства Тваймана—Грина использован в интерферометре Кюстерса, предназначенном для измерения длин концевых калибров , Калибр плотно прижимают к зеркалу зеркало

располагают в таком месте, чтобы эквивалентная виртуальная отражающая поверхность находилась примерно на половине пути от до верхней поверхности О и была наклонена относительно и на некоторый небольшой угол. В квазимонохроматическом свете будут видны параллельные эквидистантные полосы на и перпендикулярные к одному из краев (рис. 7.43, б). Длина калибра определяется методом дробных частей порядка, как и в случае уже описанного интерферометра английской Национальной физической лаборатории (см. п. 7.5.2). Совершенно очевидно, что между этими двумя приборами существует большое сходство.

Рис. 7.44. Интерферометр Дауэлла для намерения концевых мор. а — схема установки, б — поле зрения.

Можно упомянуть еще один подобный прибор для измерения концевых мер — интерферометр Дауэлла [32] (рис. 7.44, а), позволяющий сравнивать длины двух калибров без необходимости тщательного прижатия.

Пусть — мнимые изображения в зеркале поверхностей калибров О, и мнимые изображения в и в делителе пучка поверхностей калибров и

Расположение деталей прибора таково, что мнимые изображения отражающих поверхностей калибров представляются налагающимися друг на друга (рис. 7.44, б), и можно считать, что интерференционные полосы возникли в клинообразном воздушном слое между поверхностями Соответствующей установкой получаем картину горизонтальных полос в монохроматическом свете в области перекрытия и полоса нулевого порядка, которую можно отождествить в белом свете, перемещается в центр ноля. Затем калибр устанавливают таким образом, чтобы было в одной плоскости с Тогда, поскольку поверхность параллельна образуются сходные картины горизонтальных полос и III в областях перекрытия с совпадающими нулевыми порядками. При таких условиях расстояние между равное разнице в длинах калибров, определяется из соотношения где Дот — смещение порядков в картинах I к II. С этим прибором, применяя метод дробных частей порядка, можно измерять и длины одиночных калибров.