Для увеличения качества интерференционной картины используют приборы с многолучевой интерференцией, например, эталон Фабри-Перо, пластинку Луммера-Герке, интерферометры оптические, голографические и др .
В зависимости от метода получения когерентных пучков интерферометры делят на два типа.
К первому типу относятся интерферометры, в которых когерентные пучки получают в результате отражения лучей от двух поверхностей плоскопараллельной или клиновидной пластинки с образованием полос равного наклона или равной толщины. Это, например, интерферометры Физо, Майкельсона, Жамена и др. Ко второму типу относят интерферометры, в которых когерентные пучки получают с помощью лучей, вышедших из источника под углом друг к другу. Например, интерферометр Рэлея и др.
Для измерения угловых размеров звезд и угловых расстояний между двойными звездами используют звездный интерферометр (рис. 2.10, а).
|
Рис. 2.10 |
Угловое расстояние между соседними интерференционными максимумами q=l/D (рис. 2.10, б). При D=18 м q » 0,001².
Атомный интерферометр используют для наблюдения стационарной интерференционной картины двух сдвинутых по фазе компонент какого-либо состояния атома.
Интерферометры применяются для измерения длины волны спектральных линий и их структуры и абсолютного показателя преломления сред; для измерения длин и перемещений тел; для контроля формы; микрорельефа и деформаций поверхностей оптических деталей; чистоты металлических поверхностей и пр.
При расчете интерференционной картины от многих когерентных источников используют метод векторных диаграмм. Рассмотрим случай равных амплитуд. Разность фаз двух соседних источников отличается на одно и то же значение Dj = const.
На рис. 2.11 приведена векторная диаграмма, соответствующая сложению N = 5 колебаний с равными амплитудами: 
.
|
Рис. 2.11 |
Амплитуда результирующего колебания изображается отрезком EG=E0. Отрезок ОЕ=R можно найти по формуле
, (2.49)
где 
.
Результирующая амплитуда Е0=2
. (2.50)
Угол 
.
Из треугольника ЕОК находим 
.
Следовательно, результирующая амплитуда
. (2.51)
Так как интенсивность J пропорциональна квадрату амплитуды, то интенсивность результирующего колебания
, (2.52)
где J01 - интенсивность одного источника колебаний.
При Dj®0 уравнение для интенсивности принимает вид
J = J01N2. (2.53)
Таким образом, интенсивность главного максимума при интерференции N источников пропорциональна квадрату числа источников.
Многолучевую интерференцию можно получить с помощью эталона Фабри-Перо - оптического интерференционного спектрального прибора (интерферо-метра) с двумерной дисперсией, который обладает высокой разрешающей способностью.
Его используют для разложения излучения в спектр. Он состоит из двух плоскопараллельных стеклянных пластин А и В, которые установлены строго параллельно на малом расстоянии друг от друга (рис. 2.12).
Внутренние поверхности пластин покрыты полупрозрачным слоем серебра с коэффициентом отражения R»0,9 - 0,95.
Оптическая разность хода между каждой парой интерферирующих лучей d = 2ndcosb +l, где d - ширина зазора между пластинами; n - абсолютный показатель преломления воздуха.
Второе слагаемое l учитывает дополнительное двукратное отражение одного из лучей.
|
Рис. 2.12
|
В результате интерференции на экране наблюдается система светлых и темных колец равного наклона.
Важным преимуществом интерферометра Фабри-Перо является его большая светосила. Его угловая дисперсия значительно превышает дисперсию других аналогичных аппаратов. Он используется также в объемных резонаторах оптических квантовых генераторов (лазеров).
Многолучевую интерференцию можно получить и с помощью пластинки Луммера-Герке, изготовленной из стекла или плавленого кварца толщиной от 3 до 10 мм и длиной 30 см (рис. 2.13). Угол падения лучей для системы стекло-воздух близок к предельному углу полного внутреннего отражения.
|
Рис. 2.13 |
Лучи, испытав многократные отражения от поверхностей пластинки, выходят из нее с близкими интенсивностями. Можно получить до N=10 - 15 пучков с каждой стороны пластинки. На экране наблюдаются интерференционные полосы равного наклона. Условие интерференционного максимума
2ndcosb = ml, где d - толщина пластинки; b - угол преломления в стекле.
|
Рис. 2.14 |
Многолучевая интерференция позволяет создать отражатели с высоким коэффициентом отражения при заданном коэффициенте пропускания и минимуме поглощения.
На рис. 2.14 приведена система из пленок сульфида цинка ZnS (n=2,3) и криолита Na3AlF6 (n=1,32). Система из одиннадцати слоев позволяет получить коэффициент отражения R»99%, коэффициент пропускания q»3,5%, коэффициент поглощения А»0,5%.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему