Інтерферометри

Міністерство освіти і науки України

Реферат на тему:

“Інтерферометри"

Виконав:

Черкаси 2009

План

1. Інтерферометр Жамена

2. Інтерферометр Релея

3. Інтерферометр Майкельсона

4. Інтерферометр Фабрі-Перо

1. Інтерферометр Жамена

Інтерферометр Жамена, разом з інтерферометром Релея, є одним з найбільш чутливих до різниці фазових набігів хвиль інтерференційних пристроїв, що дозволяє використовувати його для точного визначення показників заломлення газів при тиску, близькому до атмосферного (при цьому тиску відповідний показник заломлення відрізняється від одиниці в четвертому-п'ятому знаку після коми).

Схематичне зображення конструкції інтерферометра Жамена представлено на мал. 1.

Мал. 1

Паралельний пучок світла падає на плоскопараллельную скляну пластину М1, на задню поверхню якій нанесено металеве дзеркало.

Два відображені пучки виявляються при достатній товщині пластини просторово розділеними і прямують порізно в дві кювети з досліджуваним газом і газом порівняння відповідно. Минулі пучки відображаються від ще однієї такої ж скляної пластини М2. Таким чином, обидва відображені пучки виявляються рівними по інтенсивності і зводяться у фокальній площині лінзи L. В результаті виникає інтерференційна картина з горизонтальних смуг, як показано на малюнку.

При цьому у відсутності по ходу розповсюдження пучків між лінзами додаткових об'єктів з показниками заломлення n1 (кювета з досліджуваним газом) і n2 (компенсатор фазового набігу з відомим керованим набігом фази оптичного випромінювання в ньому) нульовий максимум інтерференційної картини лежить на осі системи. Нульовий максимум - це максимум, відповідний нульовій різниці ходу D хвиль, створюючих інтерференційну картину. При використовуванні широкосмугового випромінювання (наприклад природного світла) він легко відрізнимо від максимумів вищих порядків

m: =ml0 де l0

- центральна довжина хвилі спектру випромінювання.

Дійсно, легко зрозуміти, що він єдиний має початкове біле забарвлення, тоді як максимуми вищих порядків “розтягнуті в спектр” через те що умови максимуму досягаються при різних зсувах від центру картини для різних довжин хвиль спектру пучка.

Якщо тепер внести в два тих, що розповсюджуються в міжлінзовому просторі пучка (т. з. плечі інтерферометра) кювету довжини L з досліджуваним газом n1, і керовану оптичну затримку n2 (наприклад, таку ж кювету з газом залежність показника заломлення якого від тиску відома), то пучки отримають додаткову різницю ходу:

D1=L (n2 - n1).

Тим самим нульова смуга інтерференційної картини зміститься, і центр поля придбає забарвлення.

Щоб “повернути картину на місце", необхідно зрівняти показники заломлення досліджуваного газу і еталонного в двох кюветах, що досягається варіацією тиску останнього. У результаті, відновивши центральность нульової “білої смуги" (а це можна зробити з великою точністю, порядка 1/40 смуги, DmЈ1/40), ми одержуємо точні відомості про показник заломлення досліджуваного газу. Реальні інструменти, виконані по схемі інтерферометра Релея дозволяють виміряти відмінності показника заломлення від одиниці:

(n-1) =l0Dm/L"10-8.

Тимчасові характеристики Час ініціації (log to від - 8 до - 5);

Час існування (log tc від - 5 до 15);

Час деградації (log td від - 8 до - 5);

Час оптимального прояву (log tk від - 5 до - 4).

Діаграма:

Технічна реалізація здійснюється в повній відповідності з мал.1 змістовної частини. Лазерний пучок гелий-неонового лазера (для наочності краще його розширити телескопом до діаметра міліметрів 10-15) ділиться першою пластиною на два, відображається від її обох граней, і зводиться другим дзеркалом і лінзою на екрані. Потім в одне з плечей інтерферометра вводиться кювета (близько 1 метра довжини із стислим повітрям). При варіюванні тиску повітря смуги на екрані зміщуються.

2. Інтерферометр Релея

Показник заломлення повітря, як і інших газів, за умов, близьких до “нормальних", мало відрізняється від одиниці. Повинне бути зрозумілим, що для вимірювання такої величини показника заломлення необхідний достатньо точний метод. Такого роду вимірювання можуть бути проведений за допомогою інтерферометра Релея.

x

1

S 0

2 l

экран

По суті схема отримання інтерференційної картини в цьому випадку насильно відрізняється від класичного досвіду Юнга. Джерелом світла служить освітлювана достатньо видаленим джерелом щілина S, від якої розповсюджується циліндрова хвиля. За допомогою лінзи хвиля перетвориться в плоску хвилю: проміння 1 і 2 стає паралельним. Вони проходять через кювети, довжини яких l можуть бути достатньо великі. Якщо показники заломлення газів в кюветах однакові, інтерференційна смуга (максимум) з нульовою різницею ходу поміщається в центрі екрану при x=0. Помітимо - вище її (на малюнку) розташуються лінії (максимуми), для яких оптична довжина шляху нижнього променя більше.

Якщо верхня кювета заповнюється газом з дещо великим показником заломлення, оптична довжина шляху променя 1 протягом кювети стане більше і лінія з нульовою різницею ходу (“центральна”) зміститься вгору.

x

1