Контрастность - интерференционная картина
Cтраница 2
На рис. 86 представлена схема фотоэлектрического измерения интен-сивностей компонентов сверхтонкой структуры, в которой свет дважды проходит через эталон Фабри - Перо. В этом случае, как указывалось выше, повышается контрастность интерференционной картины. Линза L2 формирует выходящий из монохроматора свет в параллельный пучок. Диафрагма Dz выделяет центральную часть интерференционной картины. Зеркало 3i направляет свет в выходной коллиматор, а линза L t изображает интерференционную картину в плоскости выходной диафрагмы D3, которая выделяет центральное пятно интерференционной картины. [16]
Полученные результаты относятся к случаю источника света бесконечно малых размеров. Однако они справедливы и для источников весьма малых конечных размеров. Вопрос же о яркости и контрастности интерференционной картины существенно связан с размерами источника света. [17]
 |
Зависимость интенсивности в полосах интерференции от разности хода при разных значениях R ( / о 1. [18] |
Важное значение имеет вопрос об интенсивности проходящего через эталон света. По мере роста коэффициента отражения R интенсивность максимумов остается в отсутствие поглощения постоянной и равной интенсивности падающего пучка при любом значении R. Увеличение R крайне важно в том отношении, что оно увеличивает контрастность интерференционной картины, т.е. снижает минимумы при неизменных максимумах. При наличии поглощения интенсивность в максимуме снижается. [19]
Если внутренняя поверхность одной из пластин будет иметь отклонения от плоскости или вообще какие-нибудь неровности, то лрямые интерференционные полосы станут изогнутыми соответственно изгибам профиля поверхности в вертикальном сечении. В белом свете, имеющем сложный спектр, можно наблюдать центральную ахроматическую ( черную или белую) полосу, по сторонам которой расположены по две белых или черных полосы и за иими по четыре-пять цветных полос, что соответствует расстоянию между пластинами d 0 3 - 5l 5 мкм или разности хода А З мкм. При значительных разностях хода светлые полосы одних систем накладываются на темные других, в результате чего контрастность интерференционной картины падает практически до нуля. С помощью цветного фильтра из белого света можно выделить область спектра с интервалами 0 1 мкм, что позволяет наблюдать картину при А 10 мкм, а применение ртутных, кадмиевых и других газоразрядных источников света, дающих линейчатый спектр, состоящий из небольшого числа узких спектральных лигнин, позволяет с использованием фильтров наблюдать интерференционную картину даже при разности хода порядка нескольких десятков миллиметров. Еще лучшие результаты дает лазерная интерферометрия. [20]
Лучи 4а и 46 соответствуют той части волны, которая испытывает двукратное рассеяние на поверхности I - до отражения от поверхности II и после него. Эти лучи характеризуются разностью хода А4, зависящей от расстояния между рассеивающими частицами и от скачков фаз, сопутствующих рассеянию на каждой из них. При нерегулярной структуре покрытия величина А4 от точки к точке изменяется хаотически, что приводит к возникновению системы большого числа лучей с некоррелированной разностью хода и созданию некогерентного светового фона, снижающего контрастность интерференционной картины. Вклад некогерентного фона растет с увеличением плотности рассеивающего покрытия. Поэтому соотношение между яркостью изображения S и освещенностью интерференционных полос и их контрастностью в немалой степени зависит от плотности покрытия. Вместе с тем, пространственное распределение интенсивности излучения - индикатриса рассеяния, зависит от размеров рассеивающих частиц d и их формы. При d А в направлении падения рассеивается больше света, чем в обратном направлении ( эффект Ми [45]), Причем, увеличение d сопровождается существенным сужением и удлинением индикатрисы рассеяния в направлении падения. [21]
В качестве источника монохроматического света используется гелий-неоновый лазер ЛГ-55. Часть пучка проходит через верхнюю пластину и отражается от верхней поверхности нижней пластины, вторая часть пучка отражается от нижней поверхности верхней пластины. Эти две части пучка, имея разность хода, равную удвоенной длине образца, интерферируют. Перед окулярным микрометром помещается многослойный интерференционный фильтр 9 для длины волны 0 6328 мкм с полосой пропускания 17 А, который вводится в поле зрения при работе в температурном интервале 800 - 1200 С для увеличения контрастности интерференционной картины и снижения яркости свечения рабочего пространства и образца. [22]
Такой метод может оказаться очень полезным при исследовании частиц, находящихся в броуновском движении. Для этих целен используется обычная двухлучевая голографическая схема с двойной экспозицией. В одно из плеч схемы ставят кювету и на время одной экспозиции помещают оптический клин. Это приводит к фазовому сдвигу при взаимодействии волны с частицами среды и вызывает появление интерференционной картины в восстановленном изображении. Перемещения частиц, обусловленные броуновским движением и постоянным дрейфом, изменяют состояние среды между двумя экспозициями, в результате чего контрастность интерференционной картины уменьшается. [23]
С этой точки зрения целесообразно добиваться уменьшения относительного отверстия линзы Лз. Однако, для демонстрационного прибора, формирующего интерференционную картину в диффузно рассеянных лучах, очень важным является и другое его свойство, а именно, способность каждого из диффузоров рассеивать световые пучки в пределах достаточно большой угловой области, например, порядка нескольких десятков угловых градусов. А для этого необходимо, чтобы размеры рассеивающих центров ( в нашем случае - размеры а пятен спекл-картины) были достаточно малыми. Но а - 1 / а, т.е. уменьшение относительного отверстия линзы Лз ведет к увеличению поперечных размеров а и к соответствующему уменьшению угловой области рассеяния. Возрастание D / F вызывает уменьшение продольных размеров спеклов / о чт обуславливает уменьшение степени идентичности диффузоров и, соответственно, степени когерентности перекрывающихся пучков и контрастности интерференционной картины. Вместе с тем, увеличение D / F приводит к уменьшению поперечных размеров спеклов, а стало быть - и размеров рассеивающих зерен диффузоров, что приводит к увеличению угловой области рассеяния и размеров той пространственной области, в пределах которой возможно формирование интерференционной картины. С учетом этих конкурирующих факторов можно считать, что оптимальными условиями формирования спекл-поля являются такие, при которых длина спеклов имеет значение порядка 100 мкм, а их поперечные размеры - порядка 5 мкм. [24]
Рассмотрим вариант интерферометра Майкель-сона [12], предложенный Твайманом и Грином ( фиг. Излучение лазера коллимируется ( если это необходимо) и, попадая на светоделительную пластинку, претерпевает амплитудное деление. Пройдя через интерферометр, два раздельных луча снова слива юТся и дают систему интерференционных полос. Эти полосы локализуются вблизи плоскости Я, проходящей между изображениями двух зеркал интерферометра, сформированными линзой L. Оптические пути интерферирующих лучей различаются на величину / 2 ( / 2 - 1) ( показатель преломления предполагается равным единице), и соответствующее время запаздывания равно т IIс, где с - скорость света. Контрастность интерференционной картины определяется выражением (7.16), в котором интенсивности двух лучей предполагаются одинаковыми. Показано [11], что при некоторых упрощающих предположениях ( таких, как предположение о симметричной форме линии) спектральный профиль линии можно выразить через контрастность путем преобразования Фурье. Характер взаимосвязи между спектральным профилем и контрастностью при некоторых формах линии показан на фиг. [25]
Страницы: 1 2