Интерферометр Жамена (1856г.)

Интерферометры

Интерферометрия - область метрологии основанная на применении явления интерференции для определения показателя преломления веществ или толщины тонких пленок.

Интерферометры – измерительные приборы, в которых используется интерференция волн.

Принцип действия всех интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн и тем, какая величина непосредственно измеряется. Пучок света с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее число когерентных пучков, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе. В месте схождения пучков наблюдается интерференционная картина, вид которой, т.е. форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов, зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, разности их оптических путей (оптической разности хода), относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света.

Методы получения когерентных пучков в интерферометрах очень разнообразны, поэтому существует большое число различных конструкций интерферометров. По числу интерферирующих пучков света оптические интерферометры можно разбить на многолучевые и двухлучевые.

Прибор широко применялся для измерения показателя преломления газов. В схему (рис. 9.2) входят две плоскопараллельные пластинки (1), служащие для деления и соединения лучей, газовые кюветы (2), образующие два раздельных канала и зрительная труба (4). Одна из кювет является эталонной, из нее откачивается воздух, а другая кювета заполняется исследуемым газом.

У лучей, проходящих через кюветы, образуется оптическая разность хода равная: , где - длина кюветы, - показатель преломления газа. Это приводит к сдвигу полос интерференции по отношению к той картине, которая наблюдалась до заполнения газом кюветы. Зная, на сколько полос () произошло смещение, по формуле

рассчитывают показатель преломления газа. Смещение на полосы уже легко заметить. Интерферометр Жамена, используемый таким образом для определения коэффициентов преломления, является интерференционным рефрактометром.

Интерферометр Рэлея (1910 г.)

Источником света служит освещенная щель малой ширины (рис 9.3), расположенная в фокальной плоскости объектива . Параллельный пучок лучей, выходящих из , проходит диафрагму с двумя параллельными вертикальными щелями и трубки и , в которые вводятся исследуемые газы или жидкости. Трубки и имеют одинаковые длины и занимают только верхнюю половину пространства между объективом и объективом зрительной трубы .

Лучи, вышедшие из щелей диафрагмы, образуют систему интерференционных полос в фокальной плоскости объектива . Верхняя система полос образована лучами, прошедшими трубки и , нижняя система - лучами, идущими мимо трубок (рис. 9.3).

Интерференционные полосы наблюдаются с помощью короткофокусного окуляра , поле зрения которого показано на рисунке. В зависимости от разности показателей преломления и в трубках и верхняя система полос смещена относительно нижней в ту или в другую сторону. Нижняя система полос неподвижна и служит индексом, по которому определяется смещение верхней системы. Измеряя величину этого смещения можно определить . Смещение картины на полос соответствует изменению оптической разности хода на , тогда

,

,

где - длина трубок, - длина волны в вакууме, - разность показателей сред преломления в двух трубках.

Интерферометр Майкельсона (1882 г.)

С помощью этого прибора были проделаны важнейшие оптические эксперименты: опыт по увлечению эфира (1887г.), изучение тонкой структуры спектральных линий и сравнений длины волны с эталоном метра (1895г).

Схема (рис. 9.4) включает в себя делительный элемент - полупрозрачную стеклянную пластинку (1), два раздельных оптических канала, образованных двумя зеркалами и и систему, соединяющую лучи - телескоп (4).

Стеклянная пластинка (5) эквивалентна по своим техническим параметрам пластинке (1) и служит для компенсации хода двух лучей: в общей сложности лучи, идущие по обоим каналам проходят через стекло три раза. В зависимости от положения и наклона подвижного зеркала в поле зрения телескопа наблюдается интерференционная картина. Прибор служит для точного измерения длин.

Дата добавления: 2014-01-05