Интерферометрами называют оптические устройства, с помощью которых можно пространственно разделить два луча и создать между ними определенную разность хода. После их соединения наблюдается интерференция.
Обычно с помощью интерферометров решают вполне определенные физические и технические задачи. Наблюдение интерференционной картины становится не целью исследования, а средством проведения того или иного измерения.
Интерферометр Жамена. Применяется для точных измерений показателей преломления газов и их зависимости от температуры, давления и влажности.
Две совершенно одинаковые толстые плоскопараллельные стеклянные пластины установлены почти параллельно друг другу. Лучи света от монохроматического источника S падают на поверхность пластины А под различными углами, близкими к 450. В результате отражения от обеих поверхностей пластины А из нее выходят два когерентных луча. Они в свою очередь отражаются от обеих поверхностей пластины B, собираются линзой и интерферируют. На пути лучей помещаются две совершенно одинаковые закрытые стеклянные кюветы. Интерференционные полосы равного наклона рассматриваются с помощью окуляра.
Если в одной кювете газ с известным показателем преломления n1, а в другой с неизвестным n2, то по сдвигу интерференционных полос можно определить оптическую разность хода D, и, следовательно, n2-n1. Порядок точности – 10-6.
Недостаток: чтобы сильно развести лучи, нужны толстые пластины из однородного стекла, не имеющего натяжений. Пластины под действием света нагреваются – картина плывет. В ультрафиолетовой области спектра нужны уникальные толстые и однородные кварцевые пластины.
Интерферометр Жамена не нашел широкого применения.
Интерферометр Рождественского. Является модификацией интерферометра Жамена. Состоит из четырех плоских зеркал, два из которых полупрозрачные, служащие в качестве делителя световых пучков. Зеркала по два объединены в блоки, которые могут быть разнесены на 1м. Пластины делают из кварца, толщина не более 1см.
Предназначен в основном для точных измерений показателя преломления газов и паров вблизи линий поглощения. Поэтому интерферометр обычно освещают источником непрерывного спектра.
Основные недостатки интерферометра Жамена здесь не проявляются. Однако юстировка сложна, использует невысокие порядки интерференции.
Интерферометр Майкельсона. Сыграл существенную роль при решении как фундаментальных задач физики, так и различных технических задач. С его помощью Майкельсон совершил три важнейших эксперимента: 1). Опыт Майкельсона-Морли по выяснению вопроса об увлечении эфира вращающейся Землей, 2). Первое систематическое изучение структуры спектральных линий, 3). Первое прямое сравнение длин волн спектральных линий с эталонным метром.
Луч монохроматического света от источника S падает под углом 450 на плоскопараллельную стеклянную пластину Р1, задняя поверхность которой покрыта тонким полупрозрачным слоем серебра.
Часть света (луч 1) отражается от этого слоя, а часть (луч 2) проходит сквозь него. Луч 1 отражается от зеркала М1 и, возвращаясь обратно, вновь проходит через пластинку Р1. Луч 2 идет к зеркалу М2, отражается от него, возвращается обратно и отражается от пластинки Р1. Т.к. первый из лучей проходит пластинку Р1 трижды, а второй – только раз, то для компенсации возникающей разности хода на пути второго луча ставится точно такая же по толщине прозрачная пластинка Р2.
Луч 1' и 2' когерентны, следовательно будет наблюдаться интерференция, результат которой зависит от оптической разности хода луча 1 от точки О до зеркала М1 и луча 2 от точки О до зеркала М2. При перемещении одного из зеркал на расстояние l/4 разность хода обоих лучей увеличится на l/2 и произойдет смена освещенности зрительного поля.
Следовательно, по незначительному смещению интерференционной картины в виде полос равного наклона можно судить о малом перемещении одного из зеркал и тем самым использовать интерферометр Майкельсона для точного (порядка 10-7м) измерения длин.
Чувствительность прибора можно значительно повысить, если пластинку освещать параллельным пучком света, а зеркала расположить так, чтобы они образовывали клин с небольшим углом. В этом случае интерференционная картина будет иметь вид прямолинейных полос равной толщины, локализованных в близи поверхности клина. Погрешности при измерении длины весьма малы (порядка 10-8мм).
Используется для точных измерений показателя преломления, т.е. в качестве интерференционного рефрактомера. Его применяют для спектрального анализа света (интерференционный спектрометр), т.е. для измерения распределения энергии излучения по частотам.
Интерферометр Тваймана-Грина – для контроля качества различных компанент оптических приборов.
Интерферометр Рэлея – для измерения показателя преломления.
Звездный интерферометр Майкельсона – для измерения угловых размеров астрономических объектов.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему