Градуировка интерферометра

Для уяснения принципа работы интерферометра, как измери­тельного прибора, нам остается разобрать еще два вопроса: как регистрируется сдвиг интерференционной картины при введении в один из световых пучков исследуемого тела и как от наблюдаемого сдвига картины перейти к значениям показателя преломления. Сдвиг картины мог бы быть зафиксирован путем наблюдения с помо­щью окуляра любого неподвижного указателя, помещенного в плос­кости локализации интерференционной картины (перекрестия, какойнибудь стрелки и т.д.). Однако практически, выгоднее воспользо­ваться индикатором совсем другого типа. Вследствие того, что щели A₁ и А₂ высоки, мы имеем в окуляре прибора достаточно высокую интерференционную картину. Верхнюю и нижнюю части кар­тины можно по-разному использовать для работы. Газовые кюветы вводятся только в верхнюю часть световых пучков. Как видно из рисунка 2.1 б нижние части обоих световых пучков остаются всег­да свободными и их разность хода неизменной. Следовательно, ос­тается неподвижной и нижняя часть наблюдаемой интерференционной картины. Она и служит тем неподвижным индикатором, который ну­жен в приборе. Верхняя часть интерференционной картины испыты­вает те сдвиги, о которых уже говорилось выше. Полная наблюдае­мая в окуляр система двух рядов параллельных полос показана на рис.2.3. Этот рисунок соответствует случаю верхней измерительной системы полос.

Примененный прием создания индикатора в виде системы интер­ференционных полос целесообразнее использования всякого рода крестов и стрелок в поле зрения окуляра. Дело в том, что исполь­зуемый вид индикатора нечувствителен к изгибам и перекосам опти­ческой системы прибора в целом, т.к. оба ряда интерференционных полос (верхний - рабочий и нижний - индикаторный) сдвигаются при этом одинаково, не изменяя взаимного расположения.

Кроме того, как показывает практика, взаимные сдвиги двух систем интерференционных полос или их совмещение можно фиксиро­вать глазом точнее, чем сдвиг интерференционной картины относи­тельно совершенно чужеродного ей механического индикатора иной формы и окраски. Практика показывает, что в описываемом случае можно заметить сдвиг интерференционных полос до величины равной 1/10 ширины отдельной полосы.

Измерения показателя преломления с помощью интерферометра Релея принадлежат к распространенному в Физике методу компенса­ционных измерений. Как отмечалось ранее в интерферометре имеет­ся добавочное приспособление состоящее из двух плоскопараллель­ных стеклянных пластинок B₁ и В₂. Эта пара наклонных пласти­нок образует компенсатор прибора. Устроен он следующим образом. Наклонно расположенные стеклянные пластинки пересекают верхние, проходящие через газовые кюветы световые пучки. Одна из пласти­нок неподвижна, а другая может вращаться вокруг горизонтальной оси, изменяя свой наклон по отношению к проходящему сквозь нее световому пучку. Следовательно, при этом изменяется и эффектив­ная толщина пластинки, пересекаемой световым пучком. Изменяя угол наклона пластинки к световому пучку, можно тем самым изме­нять оптическую разность хода лучей, прошедших через газовые кюветы и, в частности, сводить ее к нулю, если она предварительно уже создала неполной идентичностью кювет.

Подвижная пластинка компенсатора поворачивается с помощью рычага, приводимого в движение микрометрическим винтом, уста­новленным на интерферометре вблизи его окуляра. По изменению отсчетов микрометрического винта, наблюдаемых через лупу, мож­но отмечать изменение наклона подвижной пластины компенсатор. Пусть, например, обе газовые кюветы наполнены одинаковым газом, а видимые в окуляр интерференционные картины не точно совпада­ют друг с другом (за счет неидентичности кювет). Тогда меняя наклон пластины компенсатора можно привести верхнюю интерфе­ренционную картину к полному совпадению с нижней (индикаторной картиной). Такому совпадению будет соответствовать некоторый отсчет m₀ по головке и шкале индикатора. Этот отсчет в дальнейшем будет являться рабочим нулевым отсчетом прибора. Да­лее необходимо установить соответствие между отсчетами на ком­пенсаторе и той разностью хода ∆ , которую при каждом своем положении вносит между световыми пучками подвижная пластина компенсатора.

Операция установления этого соответствия носит название калибровки (градуировки) компенсатора, а ее результаты изобра­жаются калибровочным (градуировочным) графиком ∆_k=f(m_k) . На этом графике по оси абсцисс наносятся отсчеты. по головке и шкале компенсатора (начиная от нулевой точки отсчета),

δm_k = m_K - m₀ (2)

а на оси ординат - соответствующее этому положению пластины компенсатора значение дополнительной разности хода.

∆_k=k λ_з

Градуировка интерферометра производится без кювет, для мо­нохроматического излучения λ_з (обычно зеленая линия ртутной лампы λ_з= 5,5*10^-4мм).

ПРИМЕЧАНИЕ: Градуировка прибора осуществляется в случае необходимости по указанию преподавателя. В остальных случаях необходимо пользоваться графиком, прилагаемом к прибору.