Интерферометр Фабри– Перо.

Рис. 57.

На рис. 57 изображен так называемый интерферометр Фабри– Перо. Он состоит из двух стеклянных пластинок, прижатых к торцам круглой трубы. Поверхности, отмеченные точками, покрыты полупрозрачным слоем серебра. Эти поверхности строго параллельны друг другу. Пучки монохроматического света, отразившиеся от посеребренных поверхностей, интерферируя, дают кольца равного наклона. Если, например, для двух длин волн ₁ и ₂ в центре картины получается светлое пятно, можно написать следующие соотношения [в выражении Δ = i₁ нужно положить равным нулю, n – единице, b = l]:

(20.1)

где – длина эталона, и – целые числа, и – длины волн в среде, находящейся внутри эталона.

Если величины , и известны с достаточной степенью точности, подбор целых чисел и , удовлетворяющих соотношениям (20.1), оказывается однозначным. Определив числа и , можно выразить длину эталона в длинах волн и . Впоследствии появляется возможность получения интерференции больших порядков. Главное, что расстояния между максимумами и минимумами (в единицах длин волн!) создают масштаб в оптическом спектре и, тем самым, позволяют определять тонкие детали строения этого спектра с высокой точностью.

Результаты: единственный способ получения монохроматических волн с малой расходимостью в лазерах. Использование удачной комбинации нескольких ИФП позволяет получить строгую монохроматичность волны (с точностью до 10⁹ Гц).

Интерферометр Жамена

Интерферометр Жамена состоит из двух одинаковых толстых пластин P₁ и P₂ (см. рисунок), изготовленных из весьма однородного стекла (или кварца для работы в ультрафиолетовой области спектра).

Задние поверхности пластин посеребрены. Пучок света от протяженного источника падает под углом, близким к 45^o, на одну из пластин. В результате отражения от передней и задней поверхностей пластины P₁ возникают два параллельных пучка, разделенных тем больше, чем толще пластина. Каждый из них в свою очередь раздваивается при отражении от двух поверхностей пластины P₂. Средние пучки 1 и 2 налагаются и образуют интерференционную картину в фокальной плоскости зрительной трубы T. Разность хода между ними равна

Схема интерферометра Жамена (вид сверху)

Здесь h - толщина пластин; n - показатель преломления их материала; ₁ и ₂ - углы падения на поверхности пластин P₁ и P₂; '₁ и '₂- соответствующие углы преломления. Если пластины строго параллельны, то '₁ = '₂ и = 0. Поле зрения будет равномерно освещенным. При юстировке одну из пластин слегка наклоняют, поворачивая вокруг горизонтальной оси. При этом интерференционные полосы, наблюдаемые в установленную на бесконечность зрительную трубу, параллельны и эквидистантны. Они соответствуют низким порядкам интерференции и потому могут наблюдаться в белом свете. Значительное разведение пучков между пластинами позволяет поместить на их пути кюветы K₁ и K₂ с исследуемыми веществами. При этом оптическая разность хода изменится на (n₂ - n₁)l, что вызовет смещение интерференционной картины. По такому же принципу устроен интерферометр Рождественского.

Результат: получены значения показателей преломления большинства известных газов.

Интерферометр Рождественского

Роль делителей пучков  внутренних граней пластин в интерферометре Жамена  играют здесь полуотражающие плоскопараллельные пластины A₁ и B₁, а посеребренных наружных граней пластин  зеркала A₂ и B₂ (см. рисунок).

Схема интерферометра Рождественского

Это позволяет без использования толстых пластин значительно раздвинуть пучки света и ввести кюветы K₁ и K₂, одна из которых окружена печью (для исследования паров металлов). Пластины A₁, A₂ и B₁, B₂ установлены попарно на общих основаниях строго параллельно. Блоки из A₁, A₂ и B₁, B₂ могут быть разнесены на значительное расстояние (1 м). Один из них наклоняется на небольшой угол поворотом вокруг горизонтальной оси. Поэтому, как и в интерферометре Жамена, наблюдаются горизонтальные полосы равного наклона, соответствующие (при отсутствии кювет) низким порядкам интерференции.

Результаты: за счет значительного расстояния между лучами 1 и 2 удается измерять показатели преломления таких сред, как пары металлов, то есть изучать тонкие детали строения одиночных атомов.

Интерферометр Маха-Цандера

Интерферометр Маха-Цандера является по сути модификацией двухлучевого интерферометра Жамена для интерференционных измерений модуляции плотности в газовых потоках (в аэродинамических трубах и т.п.). 

Схематическое изображение конструкции интерферометра Маха-Цандера представлено на рисунке.

 

Параллельный пучок света (в современных версиях обычно расширенный телескопом пучок непрерывного лазера),  делится полупрозрачным зеркалом B S на два, которые в дальнейшем сводятся при помощи “глухих” зеркал М_1,2, полупрозрачного зеркала SM и объектива L на условном экране SC (фотопленка, светочувствительная ПЗС-матрица и т.п. регистраторы распределения интенсивности). 

В плечи интерферометра вводятся исследуемый газовый поток FLOW  и кювета сравнения REF, заполненная тем же газом, но в состоянии покоя. Как правило, излучение проходит поперек соответствующей аэродинамической трубы через специальные прозрачные окна. Угол сведения пучков  выбирается с тем расчетом, чтобы, как показано на рисунке, область локализации интерференционных полос (в данном случае пересечения проходящего через SM пучка с продолжением отраженного) совпадала с выходным сечением исследуемой газовой кюветы (трубы). Эта область локализации изображается объективом на экран. В отсутствии потока на нем возникает система эквидистантных прямых интерференционных полос, с расстоянием между полосами: 

/,

где  - длина волны излучения;  - малый угол между пучками.

При наличии потока (то есть модуляции плотности газа и соответствующего фазового набега одного из пучков) интерференционные полосы искривляются, причем их линейное смещение относительно исходного положения (поток равен нулю) пропорционально изменению плотности газа в данной части потока. По получившейся интерференционной картине восстанавливают распределение плотности газа в потоке.

Результаты: исследования распределения плотности в газовых потоках. Кроме того, он применяется и в оптических схемах статической или динамической голографии.