Интерферометры. Понятие о голографии.
Интерферометр – измерительный прибор, основанный на интерференции волн. Существуют интерферометры для звуковых волн волн и для эл.-магн. волн (оптических и радиоволн). Оптич. И. применяются для измерения оптич. длин волн спектр. линий, показателей преломления прозрачных сред, абс. и относит. длин объектов, угл. размеров звёзд и пр., для контроля кач-ва оптич. деталей и их поверхностей и т. д.
Принцип действия всех И. 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, к-рые проходят разл. оптич. пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции. Вид интерференционной картины зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, оптич. разности, хода, относит. интенсивности, размеров источника, спектр. состава света.
Методы получения когерентных пучков в И. разнообразны, и потому существует большое число разл. конструкций И. По числу интерферирующих пучков света оптич. И. можно разделить на многолучевые и двухлучевые. Многолучевые И. применяются гл. обр. как интерференционные спектральные приборы для исследования спектр. состава света. Двухлучевые И. используются и как спектр. приборы, и как приборы для физ. и техн. измерений.
ГОЛОГРА́ФИЯ (от греч. holos — "весь, полный" и grapho — "пишу, рисую") — способ получения иллюзорного объемного изображения какого-либо объекта на плоскости посредством интерференции (взаимопроникновения), наложения двух потоков лучей света: от лазерного источника и отраженного от объекта. Запись двух световых потоков осуществляется на фотопластинке — голограмме (от греч. golos — "весь" и gramma — "знак, линия"). При "прочтении" голограммы, освещении ее светом той же длины волны, что и у основного "опорного" луча записи, возникает эффект дифракции (рассеивания) света, восстановления "сигнальной", отраженной от объекта волны, и создается иллюзия объемного предмета: его форма меняется, выявляя все положенные ей ракурсы в зависимости от движения зрителя. С помощью трех источников света, соответствующих трем основным тонам хроматического спектра, можно получать цветные голограммы.
Дифракция на одной щели.
Пусть плоская
монохроматическая волна падает на экран
с щелью
.
На рис. 2.13
– проекция экрана со щелью
на плоскость рисунка. Ширина щели
имеет размер порядка длины волны света.
Щель
вырезает часть фронта падающей световой
волны. Все точки этого фронта колеблются
в одинаковых фазах и, на основании
принципа Гюйгенса-Френеля, являются
источниками вторичных волн, которые
распространяются по всем направлениям
от
до
к направлению распространения волн
(рис. 2.13). Пройдя через линзу
,
все лучи, которые шли до линзы параллельно,
собираются в одной точке фокальной
плоскости линзы. В этой точке наблюдается
интерференция вторичных волн. Результат
интерференции зависит от числа длин
полуволн, которое укладывается в разности
хода между соответствующими лучами
(например, крайними).
Рассмотрим лучи,
идущие под некоторым углом
к направлению падающего света (рис.
2.14). Обозначим разность хода между
крайними лучами
.
Разобьем
на зоны Френеля (зоны Френеля в данном
случае представляют собой систему
параллельных плоскостей, перпендикулярных
плоскости рисунка и построенных так,
что расстояние от краев каждой зоны до
точки
отличается на
).
Если в
уложится четное число зон Френеля, то
в точке
будет ослабление света – минимум
интенсивности
.
Если в
уложится нечетное число зон Френеля,
то действие всех зон взаимно уничтожится,
кроме действия одной зоны, и в точке
будет максимум интенсивности -
.
Следовательно, при
,
При
,
где m = 0; 1; 2; ...
Если выразить
через ширину щели, то получим
(см. рис. 2.14). В этом случае условия
усиления и ослабления света можно
записать в следующем виде:
(11)
(12)