Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

При современных способах металлического покрытия коэффициент отражения удается довести до В = 0,90 — 0,95. В последнее время осуществляют покрытия, состоящие из нескольких слоев материалов, обеспечивающие коэффициент отражения до 0,99. Обычно значения В несколько зависят от длины волны.

В прежних моделях интерферометр Фабри — Перо снабжался приспособлением, позволяющим менять расстояние между зеркалами. Это осуществляется примерно так же, как и в интерферометре Ма~лкельсона. Само собой разумеется, что в раздвижном интерферометре не удается осуществить той высокой точности, которая возможна, с эталонами. Поэтому для точных измерений предпочитают пользоваться набором эталонов с кольцами разной толщины между зеркалами.

Иногда эталон Фабри — Перо осуществляют в виде плоскопараллельной стеклянной пластинки, наружные поверхности которой покрыты отражающим слоем. Такие приборы дешевле и проще в употреблении. Однако они не могут обеспечить такого высокого качества работы, как эталоны с воздушной прослойкой. При использовании эталона предпочитают работать в проходящем свете, где наблюдаются 129 ГЛ.

ЧП. ИН'ГЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ резкие максимумы на темнОм фоне; в Отраженном свете получаются резкие минимумы, разделенные широкими расплывчатыми максимумами (см. упражнение 48), из-за чего возрастает вредное действие неизбежного рассеянного света ). Важное значение имеет вопрос об интенсивности проходящего через эталон света. По мере роста коэффициента отражения Л интенсивность максимумов остается в отсутствие поглощения постоянной и равной интенсивности падающего пучка при любом значении Л. Увеличение Л крайне важно в том отношении, что оно увеличивает кон- Х"Р'" трастность интерференционной кар- 1 0 тины, т.е. снижает минимумы при неизменных максимумах.

При на- 0,8 личии поглощения интенсивность в максимуме снижается. Формула (30.1) сохраняет свою силу, но при 06 этом Т ф (1 — Л) и имеет место равенство Т+ Л+ А = 1. Выражение 4 для интенсивности в максимуме принимает вид 0,2 Т Хо Т'Хо (1 — Л)о (т+А) ' 0 При хорошем и свежем металли- и — 1/2 ческом покрытии можно иметь А не больше 1%. В таком случае при Л = Рис.

7.6. Зависимость интенсив= 90%, Т = 9%о Хшах составляет 80% ности в полосах интерференции от интенсивности падающего света: от разности хода при разных знапри Л = 95%, Т = 4% Хо,„„ъ 65%. чениях Л (Хо = 1) На практике при металли теских покрытиях обычно Х, имеет меньшее значение. При многослойных диэлектрических покрытиях удается получить лучшие значения для Х„, „, чем при металли зеских покрытиях. Возможность варьировать в эталоне Фабри — Перо значения Л и А, а также толщину воздушной прослойки делает этот прибор крайне гибким инструментом, представляющим большие преимущества по сравнению, например, с пластинкой Люммера — Герке.

б. Пластинка Люм мера Герке представляетсобой пластинку из очень однородного стекла, сделанную плоскопараллельной с очень высокой степенью точности, Один конец пластинки срезан или снабжен добавочной призмочкой (рис. 7.7), чтобы обеспечить нормальное падение света на входную грань и, с ~едовательно, уменьшить потери на отражение. Направление падающих лучей подобрано так, чтобы на границе стекло — воздух угол падения был близок ю ) Специальным подбором отражающих (частично поглощающих) покрытий можно добиться такого положения, когда максимумы в отраженном свете почти столь же резки, как и в обычных приборах в проходящем (Ю.В.

Троицкий). б Г.С. Ландоберг ИН'ГЕРФЕРЕНПИЯ СВЕ"1А к углу полного внутреннего отражения, но несколько меньше него. При этих условиях свет почти полностью отражается от поверхности Рис. 7.7. Схема пластиики Люммера Герке (разница в углах сильно пре- увеличена) стекло — воздух и лишь малая часть его выходит из пластинки ~через верхнюю или нижнюю стороны ее) по направлению, составляютцему очень малый угол с поверхностью пластинки. Благодаря тому, что при каждом отражении свет почти полностью остается внутри пластинки и лишь малые части его выходят из нее, интенсивности последовательных лучей мало отличаются друг от друга. Таким образом, с пластинкой Люммера- Герке можно получить до 10 15 близких по ин- тенсивности лучей; при этом, конечно, длина пластинки должна быть довольно значительной 1от 10 до 30 см, в зависимости от толнцины пластинки). Рис.

7.8. График распределения интенсивности при интерференции многих лучей для пластинки Люммера — Герке Рис. 7.9. Фотография и~- терференционной картины, полученной с пластинкой Люммера — Герке Гл. ЧП. ИН'ГЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ Если на пластинку Люммера — Герке падает свет от пплрокого источника, то падающие, а следовательно, и преломленные лучи соответствуют розличным значениям г. Поэтому мы получим в фокальной плоскости собирающей линзы (или в трубе, установленной на бесконечность) систему полос разного порядка гп, т + 1, т, + 2, ..., соответствующих разным углам г, г,,+1, г +2, ..., определенным по формуле 2дп сов т = т,л.

Распределение интенсивности изображается на рис. 7.8. 1-1а рис. 7.9 показана фотография интерференционной картины ~линии равного наклона), полученной с пластинкой Люммера— Герке и представляющей ряд узких ярких максимумов на темном фоне. Обычно пластинка Люммера Герке имеет толщину от 3 до 10 мм, и угол г не очень сильно отличается от 45'. Таким образом, т есть число, выражаемое десятками тысяч: в пластинке Люммера — Герке наблюдаются интерференционные полосы весьма высокого порядка. ~ 31. Интерференция при большой разности хода В приборе, подобном интерферометру Майкельсона или эталону Фабри — Перо, мы имеем дело с интерференцией лучей, обладающих огромной разностью хода ~около миллиона длин волн).

Поэтому для наблюдения интерференции требуется очень большая монохроматичность света. Физическая причина, в силу которой немонохроматический свет не может даватылнтерференционных картин при большой разности хода, лежит в следующем. Как мы видели в ~ 4, степень монохроматичности определяется длительностью правильного синусоидального колебания, имеющего место при излучении света. Другими словами, чем больше правильных синусоидальных колебаний с неизменной амплитудой и фазой свершится в атоме раньше, чем прекратится его излучение, тем более монохроматичен испускаемый им свет.

Всякий обрыв правильного синусоидального излучения, т.е. обрыв пуга правильных синусоидальных волн„излучаемых атомами, есть уменьшение монохроматичности. Понятно, конечно, что если атом посылает совокупность нескольких десятков тысяч правильньгх синусоидальных колебаний, а затем излучение его обрывается (другими словами, если излучение это не очень близко к монохроматическому), то интерференция при разности хода, в сто тысяч длин волн, очевидно, невозможна: когда подойдет начало ~голова) пуга волн, идущих по более длинному оптическому пути, то цуг, следующий по более короткому пути, успеет уже полностью пройти и заменится цугом, посланным другими атомами или при другом акте испускания, Таким образом, когерентность встречающихся цугов не имеет места, и интерференция не происходит.

Очевидно, что чем длиннее пуг, испускаемый атомом, т.е. чем монохроматичнее свет, тем при большей разности хода возможна интерференция. В случае газоразрядных источников света в приборе Майкельсопа удавалось наблюдать интерференцию при разности хода около полумиллиона длин волн. Опыты этого рода могут служить для характеристики процессов при излучении атома ~см. ~ 22).

Обратно, располагая источником монохроматических волн, можно осуществить 132 ИИТЕРФЕЕ'ЕИЦИЯ СВЕТА интерференцию при огромной разности хода и таким образом определить длину волны с очень большой точностью. Для некоторых лазерных источников света (гелий-неоновый лазер, например) ширина спектра излучения составляет 10 -10 с ',что позволяет наблюдать интерференцию при разности хода в 10 — 10ш длин волн. Создав источник света, в котором монохроматическое излучение можно весьма хорошо воспроизвести, мы получаем возможность получать воспроизводимый этпалон Олины. Выразив нормальный метр в длинах волн какой-либо линии такого источника, мы можем заменить эталон нормального метра подобным эталонным источником света.

Для того чтобы источник испускал достаточно монохроматическое излучение с хорошо воспроизводимой средней длиной волны, нужно по возможности устранить все причины, возмущающие излучение. Свечение должно вызываться в парах низкого давления во избежание возмущений вследствие соударений атомов и при небольшом разрядном токе для ослабления возмущающего действия электрических полей (эффект Штарка), обусловленных электронами и ионами пара при значительной их концентрации. Наиболее трудно устранить влияние эффекта Доплера (см. ~ 128), вызванного тепловым движением излучающих атомов, и осложнения, связанные со структурой излучающих атомов.

Для ослабления эффекта Доплера желательно иметь в качестве излучателя вещество с атомами возможно большей массы, обладающее необходимой упругостью пара при возможно низкой температуре (см. ~ 22). Сложность излучаемых линий (так называемая сверхтонкая структура спектральных линий) обусловлена влиянием момента ядра атома на его электронную оболочку. Наличие ядерного момента (спина) связано с четностью или нечетностью атомного веса. Однако природные атомы почти всегда представляют собой смесь изотопов, в связи с чем болыпинство спектральных линий является совокупностью тесно расположенных компонент.

Успехи ядерной физики сделали возможным искусственное получение отдельных изотопов. Так, при облучении золота нейтронами можно получить стабильный изотоп ртути с четной массой 8вН8~~~, который не должен давать сверхтонкой структурьк Изучение большого числа линий в спектрах излучения ряда веществ привело к выявлению нескольких спектральных линий, имеющих при определенных условиях очень высокую степень монохроматичности и воспроизводимости средней длины волны.

Характеристики

Список файлов книги