Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Интерферометры




Самый простой из многолучевых интерферометров – интерферометр Фабри-Перо. Этот прибор используют для точных измерений длин волн и в спектроскопии высокого разрешения. Он состоит из двух параллельных высококачественных зеркал, расположенных на некотором фиксированном расстоянии друг от друга. Для получения качественной интерференционной картины отклонения от плоскостности у зеркал должна быть менее сотой доли длины волны.

Интенсивность монохроматического светового пучка, прошедшего через интерферометр по отношению к падающей волне, описывается формулой Эйри

.

Рис.8.4. Распределение интенсивности монохроматического света, прошедшего интерферометр Фабри-Перо при различных значениях коэффициентов отражения зеркал R.

d = (2p d cosq)/l.

 

Рис. 8.5. Ход лучей в интерферометре Фабри-Перо. Лучи монохроматического света, испытывающие многократные отражения от зеркал интерферометра, для некоторых направлений складываются в фазе, образуя интерференционные кольца.

 

А Б

Рис. 8.6. Фотография интерференционной картины, возникающей на экране в фокальной плоскости объектива, на выходе интерферометра Фабри-Перо. Интерферометр освещен излучением непрерывного гелий-неонового лазера. При изменении расстояния d между зеркалами интерферометра на половину длины волны интерференционные кольца сжимаются или расширяются, смещаясь на один порядок интерференции. А – спектр излучения лазера не разрешается. Б – разрешенный спектр гелий-неонового лазера, содержащий 5 частот, которые называют продольными модами лазерного резонатора.

 

На экране F наблюдается система концентрических колец, угол наблюдения которых удовлетворяет условию интерференционного максимума пропускания:

2d cos q = ml, где m = 1, 2, 3 …

Разрешающую способность интерферометра Фабри-Перо характеризуют критерием резкости интерференционных максимумов

, который стремиться к бесконечности при R ® 1. Для R = 0,9 F = 30. Это означает, что ширина интерференционной линии в 30 раз уже расстояния между порядками интерференции.

В современных лабораториях широко используют сканирующий интерферометр Фабри-Перо, в которых спектр излучения регистрируют за счет изменения расстояния между зеркалами на половину длины волны. Это делают, например, изменяя давление воздуха внутри интерферометра, или перемещая одно из зеркал с помощью пьезокерамической пластины, к которой прикладывается управляющее электрическое напряжение. Фотоприемник, установленный на оптической оси интерферометра, при смещении зеркала зарегистрирует интерференционную картину, которая будет содержать спектральные линии - спектр сигнала с максимально высоким разрешением

Разрешающая способность интерферометра Фабри-Перо может достигать ~ 1 МГц. Это означает, что относительная разрешающая способность этого прибора в видимой области спектра Dn/n» 10-9.

Для исследования спектров лазерного излучения удобно использовать интерферометр Фабри-Перо со слегка разъюстированными зеркалами в виде клинового слоя. В этом случае для наблюдения интерференционных полос на интерферометр следует направлять параллельный световой пучок. Разрешаемые спектральные линии сигнала – интерференционные полосы при этом будут прямыми, а не кольцевыми.

Интерферометр Рождественского (или Жамена, Маха-Цандера) используют для точных измерений разностей показателей преломления вещества, помещаемого в кюветы К1 и К2. Например, может быть измерена зависимости показателя преломления газа или жидкости от давления, температуры, концентрации примесей для разных длин волн. Точность измерения показателя преломления может достигать 8 … 9 значащих цифр.

Рис. 8.7. Интерферометр Рождественского (Маха-Цандера). Исследуемые образцы помещают между зеркалами Р1М2 или М1Р2.

 

Плоскопараллельные стеклянные пластины интерферометра Жамена полируют вместе в ходе одного технологического процесса. Поэтому их толщины точно одинаковы.

С использованием интерферометров-рефрактометров было установле-но, например, что при распространении света в воздухе скорость света уменьшается на ~ 91 км/с по сравнению с вакуумом. Таким образом, показатель преломления воздуха при нормальных условиях равен 1,0002780 (l = 540 нм).

Для проведения таких измерений надо постепенно откачивать воздух из кюветы К1 (рис. 8.8) и наблюдать на сколько интерференционных полос m сместится при этом интерференционная картина на выходе интерферометра, то есть на сколько длин волн изменится оптическая толщина кюветы nl при достижении максимального вакуума по сравнению с оптической толщиной эталонной кюветы К2. Изменение оптической толщины кюветы равно nl = ml. Таким образом, относительное изменение показателя преломления равно dn/n =ml/nl.

 

 

 

Рис. 8.8. Интерферометр Жамена. Если плоскопараллельные пластины установлены параллельно друг другу, то разность хода лучей S1 и S2 равна нулю. Для наблюдения интерференционных полос пластины слегка разъюстируют.

 

 

Интерферометр Рождественского более удобен в использовании, так как расстояние между опорным и измерительным световыми пучками может быть значительно больше, чем в интерферометре Жамена. Поэтому в интерферометрах такого типа можно использовать образцы или кюветы больших поперечных размеров.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 1985; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.