Abstrakter Uttalelser Historie

Interferometre og deres applikasjoner. Bestemme konsentrasjonen av løsninger ved hjelp av et Rayleigh interferometer Og også andre arbeider som kan interessere deg

Rayleigh interferometer

RAYLEIGH INTERFEROMETER (interferensrefraktometer) - et interferometer for måling av brytningsindekser, basert på fenomenet lysdiffraksjon på to parallelle spalter. Rayleigh Interferometer-diagrammet er presentert i (fig. 10) i vertikale og horisontale projeksjoner.

En sterkt opplyst spalte med liten bredde S fungerer som en lyskilde plassert i fokalplanet til linsen O 1 . En parallell stråle av stråler som kommer ut fra O 1 passerer gjennom en diafragma D med to parallelle spalter og rør R 1 og R 2 hvori gassene eller væskene som studeres, innføres. Rørene har samme lengde og opptar kun den øvre halvdelen av rommet mellom O 1 og teleskoplinsen O 2. Som et resultat av interferensen av lys som diffrakterer på spaltene til diafragma D, i fokalplanet til linsen O 2, i stedet for bildet av spalten S, dannes to systemer med interferensfrynser, skjematisk vist i fig. 10 . Det øvre systemet av striper er dannet av stråler som passerer gjennom rørene R 1 og R 2, og det nedre av stråler som passerer forbi dem. Interferenskanter observeres ved å bruke et sylindrisk okular med kort fokus O 3 . Avhengig av forskjellen i brytningsindeksene n 1 og n 2 til stoffene plassert i R 1 og R 2, vil det øvre systemet av bånd forskyves i en eller annen retning. Ved å måle størrelsen på denne blandingen kan n 1 - n 2 beregnes. Det nedre systemet med strimler er stasjonært, og bevegelsene til det øvre systemet måles fra det. Når spalten S er opplyst med hvitt lys, er de sentrale stripene til begge interferensmønstrene akromatiske, og stripene til høyre og venstre for dem er farget. Dette gjør det lettere å oppdage midtstripene. Måling av bevegelsen til det øvre systemet av strimler utføres ved hjelp av en kompensator, som introduserer en ekstra faseforskjell mellom strålene som passerer gjennom R 1 og R 2 inntil de øvre og nedre systemene av strimler er kombinert. Ved å bruke et Rayleigh-interferometer oppnås svært høy målenøyaktighet opp til 7. og til og med 8. desimal. Rayleigh-interferometeret brukes til å oppdage små urenheter i luft, vann, for analyse av gruve- og ovnsgasser og til andre formål.

Fabry-Pérot interferometer

FABRY-PEROT INTERFEROMETER er en multi-stråle interferensspektral enhet med todimensjonal spredning, med høy oppløsning. Brukes som en enhet med romlig dekomponering av stråling til spektrum og fotogr. registrering og som en skanningsenhet med fotoelektrisk registrering. Fabry-Perot-interferometeret er et planparallelt lag av optisk homogent gjennomsiktig materiale, begrenset av reflekterende plan. Det mest brukte luft-Fabri-Perot-interferometeret består av to glass- eller kvartsplater plassert i en viss avstand d fra hverandre (fig. 11.). Høyreflekterende belegg påføres på planene som vender mot hverandre (laget med en nøyaktighet på 0,01 bølgelengder). Fabry-Perot-interferometeret er plassert mellom kollimatorene; En opplyst membran er installert i fokalplanet til inngangskollimatoren, og fungerer som en lyskilde for Fabry-Perot-interferometeret. En planbølge som faller inn på et Fabry-Perot-interferometer som et resultat av flere refleksjoner fra speil og delvis utgang etter hver refleksjon brytes opp i et stort antall plane koherente bølger som er forskjellige i amplitude og fase. Amplituden til koherente viljer avtar i henhold til loven om geometrisk progresjon, og forskjellen i banen mellom hvert tilstøtende par av koherente viljer som beveger seg i en gitt retning er konstant og lik

hvor n er brytningsindeksen til mediet mellom speilene (for luft n=1), og er vinkelen mellom strålen og normalen til speilene. Etter å ha passert gjennom linsen til utgangskollimatoren, forstyrrer koherente bølger i fokalplanet F og danner et romlig interferensmønster i form av ringer med lik helning (fig. 12.). Intensitets- (belysnings)fordelingen i interferensmønsteret er beskrevet av uttrykket

I =f k BTу/f 2 2,

hvor B er lysstyrken til kilden, f k er transmittansen til kollimatorlinsene. y er tverrsnittsarealet til den aksiale parallelle strålen, f 2 er brennvidden til utgangskollimatorlinsen, T er overføringsfunksjonen til Fabry-Perot-interferometeret.

T= Tmaks (1+z 2 sin 2 k?) -1

Hvor T maks = , k = 2r/l

z = 2/(1- c), f, c og a er henholdsvis transmittans-, refleksjons- og absorpsjonskoeffisientene til speilene, og f + c + a = 1.

Overføringsfunksjonen T, og derfor intensitetsfordelingen, har en oscillerende karakter med skarpe intensitetsmaksima (fig. 13), hvis posisjon bestemmes ut fra tilstanden

hvor m (heltall) er rekkefølgen til spekteret, l er bølgelengden. Midt mellom tilstøtende maksima har funksjonen T minima

Siden posisjonen til interferensmaksima avhenger av vinkelen u og den like vinkelen h for utgangen av strålene fra den andre glassplaten, interferensmønster har formen av konsentriske ringer (fig. 12.), bestemt fra tilstanden lokalisert i området til det geometriske bildet av inngangsdiagrammet (fig. 11).

Radiusen til disse ringene er lik, noe som betyr at ved m = const er det et entydig forhold mellom rm og r, og derfor produserer Fabry-Perot-interferometeret en romlig dekomponering av strålingen til et spektrum. Den lineære avstanden mellom maksima til naboringene og bredden til disse ringene (fig. 13.) avtar med økende radius, dvs. med økende r t blir interferensringene smalere og tettere. Bredden på ringene?r avhenger også av refleksjonskoeffisienten c og avtar med økende c.

Blenderforholdet til et ekte Fabry-Perot interferometer er flere hundre ganger større enn blenderforholdet til et diffraksjonsspektrometer med lik oppløsning, noe som er fordelen. Siden Fabry-Perot-interferometeret, med høy oppløsningsevne, har et veldig lite spredningsområde, er det nødvendig med foreløpig monokromatisering, slik at bredden på spekteret som studeres er mindre. Til dette formål brukes ofte kryssdispersjonsinstrumenter, som kombinerer et Fabry-Perot-interferometer med et prisme- eller diffraksjonsspektrograf slik at retningene til dispersjonene til Fabry-Perot-interferometeret og spektrografen er gjensidig vinkelrett. Noen ganger, for å øke spredningsområdet, brukes et system med to Fabry-Perot-interferometre plassert bak hverandre med forskjellige avstander d, slik at forholdet d 1 / d 2 er lik et heltall. Deretter bestemmes spredningsområdet av det "tynnere" Fabry-Perot-interferometeret, og oppløsningskraften bestemmes av det "tykkere". Når du installerer to identiske Fabry-Perot interferometre, øker oppløsningskraften og kontrasten til interferensmønsteret øker.

Fabry-Perot-interferometre er mye brukt i de ultrafiolette, synlige og infrarøde områdene av spekteret for å studere den fine og ultrafine strukturen til spektrallinjer, for å studere modusstrukturen til laserstråling osv. Fabry-Perot-interferometeret brukes også som en resonator i lasere.

Rayleigh interferometerkrets

Rayleigh interferometer- enkeltpass dobbeltstråleinterferometer, som deler lys fra en kilde i to strømmer, faseforskjellen mellom disse skapes ved å sende lys gjennom to identiske kyvetter fylt med forskjellige gasser. Det ble først foreslått av Lord Rayleigh i 1886. Brukes til å bestemme brytningsindeksene til gasser.

Skjematisk diagram

Lys fra kilden sendes gjennom en linse, som skaper en parallell stråle og åpninger som kutter ut to stråler fra den (interferometerarmer). Hver stråle passerer gjennom sin egen celle med gass. Ved utgangen av kretsen er det en linse som bringer begge strålene sammen for å produsere interferenskanter ved fokuset.

For målinger settes en kompensator inn i en av armene - for eksempel en glassplate, ved å rotere som du kan endre den optiske banelengden til strålen i armen. Hvis brytningsindeksen i en av armene er lik n, da er den andre ukjente brytningsindeksen lik

n ′ = n + λ 0 ℓ Δ m , (\displaystyle n"=n+(\frac (\lambda _(0))(\ell ))\Delta m,)

Hvor ℓ (\displaystyle \ell )- lengden på kyvetten med gass, λ 0 (\displaystyle \lambda _(0))- bølgelengden til lyskilden, Δ m (\displaystyle \Delta m)- interferensrekkefølge (antall interferenskanter som krysser hverandre på et gitt punkt). Med typiske oppsettparametere - en cellelengde på en meter, en bølgelengde på 550 nm og en interferensrekkefølge på 1/40 - kan en brytningsindeksforskjell på 10 −8 måles. Følsomheten til interferometeret bestemmes av lengden på cellen. Dens maksimale lengde bestemmes vanligvis av de tekniske egenskapene til temperaturkontroll, siden termisk

som gjør det mulig å bruke den til nøyaktig å bestemme brytningsindeksen til gasser ved trykk nær atmosfæren (ved dette trykket skiller den tilsvarende brytningsindeksen seg fra enhet på fjerde eller femte desimal).

En parallell lysstråle faller på en plan-parallell glassplate M1, på baksiden av hvilken et metallspeil er påført. To reflekterte stråler viser seg å være romlig adskilt med tilstrekkelig tykkelse på platen, og er rettet separat inn i to kyvetter med henholdsvis gassen som studeres og referansegassen ( n 1 og n 2). De utsendte strålene reflekteres fra en annen identisk glassplate M2. Dermed viser begge de reflekterte strålene seg å være like i intensitet og konvergerer i fokalplanet til linsen L. Som et resultat vises et interferensmønster av horisontale striper på skjermen E. I dette tilfellet, i fravær av stråler av objekter med brytningsindekser langs forplantningen n 1 og n 2, ligger nullmaksimumet til interferensmønsteret på systemets akse. Ettersom lufttrykket varierer, skifter stripene på skjermen.

EN
C
B
3. Michelson interferometer .

Denne enheten spilte en svært viktig rolle i vitenskapens historie. Med dens hjelp ble for eksempel fraværet av "verdenseter" bevist.

En parallell lysstråle fra en kilde S, som passerer gjennom linsen, treffer den gjennomskinnelige platen P 1, hvor den er delt inn i strålene 1 og 2. Etter refleksjon fra speilene M 1 og M 2 og re-passering gjennom platen P 1, går begge strålene inn i linsen O. Optisk slagforskjell DL= 2(AC - AB) = 2 l, Hvor l- avstanden mellom speilet M 2 og det virtuelle bildet M¢ 1 av speilet M 1 i platen P 1. Dermed er det observerte interferensmønsteret ekvivalent med interferensen i en luftplate med tykkelse l. Hvis speilet M 1 er plassert slik at M¢ 1 og M 2 er parallelle, dannes det bånd med lik helning, lokalisert i fokalplanet til linsen O og har form av konsentriske ringer. Hvis M 2 og M¢ 1 danner en luftkile, vises striper av lik tykkelse, lokalisert i planet til kilen M 2 M¢ 1 og representerer parallelle linjer.



Michelson-interferometeret er mye brukt i fysiske målinger og tekniske instrumenter. Med dens hjelp ble den absolutte verdien av lysets bølgelengde målt for første gang, og uavhengigheten av lyshastigheten fra jordens bevegelse ble bevist. Ved å flytte et av speilene til Michelson-interferometeret er det mulig å analysere den spektrale sammensetningen av den innfallende strålingen. Fourier-spektrometre er bygget på dette prinsippet og brukes for det langbølgede infrarøde området av spekteret (50-1000 mikron) når man løser fysikkproblemer fast, organisk kjemi og polymerkjemi, plasmadiagnostikk.

Michelson interferometer lar deg måle lengder med en nøyaktighet på 20-30 nm. Apparatet brukes fortsatt i dag i astronomisk og fysisk forskning, samt i måleteknologi. Spesielt ligger Michelson-interferometeret til grunn for den optiske utformingen av moderne lasergravitasjonsantenner.

4. Mach-Zehnder interferometer .

Den østerrikske fysikeren Ernst Mach, en stor forsker av aerodynamiske prosesser, designet et spesielt interferometer med brede stråler og en stor avstand mellom speilene for å registrere sjokkbølger og sjokkbølger av luftstrømmer som strømmer rundt forskjellige kropper. Brytningsindeksen til luft i en tett strøm er høyere enn i et uforstyrret medium. Dette gjenspeiles i formen på interferenslinjene.

Forelesning 15. Diffraksjon av lys.

Huygens-Fresnel-prinsippet. Fresnel sone metode. Vektordiagram. Diffraksjon fra et sirkulært hull og en sirkulær skive. Fraunhofer diffraksjon fra en spalte. Den ultimate overgangen fra bølgeoptikk til geometrisk optikk.

Diffraksjon - dette er fenomenet avvik fra den rettlinjede forplantningen av lys, hvis det ikke kan være en konsekvens av refleksjon, brytning eller bøyning av lysstråler forårsaket av en romlig endring i brytningsindeksen. I dette tilfellet, jo mindre lysets bølgelengde er, jo mindre er avviket fra lovene til geometrisk optikk.

Kommentar. Det er ingen grunnleggende forskjell mellom diffraksjon og interferens. Begge fenomenene er ledsaget av en omfordeling av lysstrømmen som følge av bølgesuperposisjon.

Et eksempel på diffraksjon er fenomenet når lys faller på en ugjennomsiktig skillevegg med et hull. I dette tilfellet observeres et diffraksjonsmønster på skjermen bak partisjonen i området for grensen til den geometriske skyggen.

Det er vanlig å skille mellom to typer diffraksjon. I tilfellet når en bølgeinnfall på en skillevegg kan beskrives av et system av stråler parallelt med hverandre (for eksempel når lyskilden er langt nok unna), så snakker vi om Fraunhofer-diffraksjon eller parallellstrålediffraksjon. I andre tilfeller snakker de om Fresnel-diffraksjon eller divergerende diffraksjon .

Når du beskriver diffraksjonsfenomener, er det nødvendig å løse systemet med Maxwells ligninger med de tilsvarende grense- og startbetingelsene. Det er imidlertid svært vanskelig å finne en slik løsning i de fleste tilfeller. Derfor, i optikk, brukes omtrentlige metoder ofte, basert på Huygens-prinsippet i den generaliserte formuleringen av Fresnel eller Kirchhoff.

Huygens prinsipp.

Formulering av Huygens prinsipp . Hvert punkt i miljøet, som på et eller annet tidspunkt t bølgebevegelse har ankommet og fungerer som en kilde til sekundære bølger. Konvolutten til disse bølgene gir posisjonen til bølgefronten ved neste nærme øyeblikk t+dt. Radiene til sekundære bølger er lik produktet av lysets fasehastighet og tidsintervallet: .

Geometriske skyggekanter
En illustrasjon av dette prinsippet ved å bruke eksempelet på en bølge som faller inn på en ugjennomsiktig skillevegg med et hull viser at bølgen trenger inn i området til den geometriske skyggen. Dette er en manifestasjon av diffraksjon. Huygens prinsipp gir imidlertid ikke estimater for intensiteten til bølger som forplanter seg i forskjellige retninger.

Huygens-Fresnel-prinsippet.

Fresnel supplerte Huygens prinsipp med ideen om interferens av sekundære bølger. Fra amplitudene til sekundære bølger, under hensyntagen til deres faser, kan man finne amplituden til den resulterende bølgen når som helst i rommet.

Hvert lite element på bølgeoverflaten er en kilde til en sekundær sfærisk bølge, hvis amplitude er proporsjonal med størrelsen på elementet dS og ligningen som langs strålen har formen:

Hvor en 0 - koeffisient proporsjonal med amplituden til oscillasjoner av punkter på bølgeoverflaten dS, er en koeffisient som avhenger av vinkelen q mellom strålen og vektoren, og slik at den tar maksimumsverdien, og på minimum (nær null).

Den resulterende oscillasjonen på et observasjonspunkt R bestemmes deretter av det analytiske uttrykket av Huygens-Fresnel-prinsippet, som ble utledet av Kirchhoff:

dS
Integralet tas over bølgeoverflaten registrert på et tidspunkt. For en fritt forplantende bølge avhenger ikke verdien av integralet av valg av integrasjonsflate S.

Eksplisitt beregning ved hjelp av denne formelen er en ganske tidkrevende prosedyre, så i praksis kan omtrentlige metoder for å finne dette integralet brukes.

For å finne amplituden til oscillasjonene ved observasjonspunktet P hele bølgeoverflaten S kan deles inn i seksjoner eller Fresnel-soner. La oss anta at vi observerer diffraksjon i divergerende stråler (Fresnel diffraksjon), dvs. vi vurderer sfærisk bølge, sprer seg fra en eller annen kilde L. La bølgen forplante seg i et vakuum.

La oss fikse bølgeoverflaten på et tidspunkt t. La radiusen til denne overflaten være en. Linje LP skjærer denne overflaten på et punkt OM. La oss anta at avstanden mellom punktene OM Og R er lik b. Fra punkt R plott sekvensielt kulene hvis radier. To tilstøtende kuler "avskjærer" ringdeler på bølgeoverflaten, kalt Fresnel-soner. (Som kjent skjærer to kuler seg langs en sirkel som ligger i et plan vinkelrett på den rette linjen som sentrene til disse kulene ligger på). La oss finne avstanden fra punktet OM til grensen til sonen med nummer m. La radiusen ytre grense Fresnel sone er lik r m. Fordi radiusen til bølgeoverflaten er en, Det

Samtidig, .

Derfor, hvor.

For synlige bølgelengder og ikke veldig store tallverdier m begrepet kan neglisjeres i forhold til m l. Følgelig, i dette tilfellet, og for kvadret radius, får vi uttrykket: , der igjen det siste leddet kan neglisjeres. Så radiusen m Fresnel-sonen (for diffraksjon i divergerende stråler):

Konsekvens. For diffraksjon i parallelle stråler (Fraunhofer-diffraksjon) oppnås radiusen til Fresnel-sonene ved å passere til grensen en®¥:

La oss nå sammenligne områdene til Fresnel-sonene. Arealet av et segment av en sfærisk overflate som ligger inne m Den th sonen er som kjent lik: . Sone med nummer m innelukket mellom grensene for soner med tall m Og m-1. Derfor er arealet lik:

Etter transformasjonene vil uttrykket ha formen: .

Hvis vi neglisjerer verdien, så følger det av uttrykket at for små tall avhenger ikke arealet av sonene av tallet m .

b+D
b+2×D
b+3×D
b+ D
P
O
sone nr. 1
sone nr. 1.1
sone nr. 1.2
sone nr. 1.3
sone nr. 1. n etc.
EN 1.1
EN 1.2
EN 1.3
d
d
EN 1. S

Finne den resulterende amplituden ved observasjonspunktet R gjøres som følger. Fordi de utsendte sekundærbølgene er koherente og avstandene fra tilstøtende grenser til punktet R forskjellig med halve bølgelengden, deretter faseforskjellen til oscillasjoner fra sekundære kilder ved disse grensene som ankommer punktet R, er lik p (som de sier, oscillasjonene kommer i motfase). På samme måte, for ethvert punkt i en hvilken som helst sone, vil det garantert være et punkt i nabosonen, hvor svingningene kommer til punktet R i motfase. Amplituden til bølgevektoren er proporsjonal med arealet av sonen: . Men arealene til sonene er de samme, og etter hvert som antallet øker m vinkelen q øker, så verdien synker. Derfor kan vi skrive ned en ordnet sekvens av amplituder: . På amplitude-vektordiagrammet, med tanke på faseforskjellen, er denne sekvensen avbildet av motsatt rettede vektorer, derfor

La oss dele den første sonen inn i et stort nummer av N indre soner på samme måte som ovenfor, men nå avstandene fra grensene til to tilstøtende indre soner til punktet R vil avvike med et lite beløp. Derfor er faseforskjellen til bølgene som ankommer punktet R, vil være lik en liten verdi. I amplitude-vektordiagrammet vil amplitudevektoren fra hver av de indre sonene roteres med en liten vinkel d i forhold til den forrige, derfor vil amplituden til den totale oscillasjonen fra de første få interne sonene tilsvare vektoren som forbinder begynnelsen og slutten av den stiplede linjen. Etter hvert som antallet av den indre sonen øker, vil den totale faseforskjellen øke og ved grensen til den første sonen vil den bli lik p. Dette betyr at amplitudevektoren fra den siste indre sonen er rettet motsatt av amplitudevektoren fra den første indre sonen. I grensen til et uendelig stort antall indre soner, vil denne brutte linjen bli en del av spiralen.

F
Amplituden av oscillasjoner fra den første Fresnel-sonen vil da tilsvare en vektor, fra to soner - osv. I tilfelle mellom punktet R og det er ingen hindringer med lyskilden, et uendelig antall soner vil være synlige fra observasjonspunktet, så spiralen vil vikle seg rundt brennpunktet F. Derfor en fri bølge med intensitet Jeg 0 tilsvarer amplitudevektoren rettet mot punktet F.

Det kan sees av figuren at for amplituden fra den første sonen kan man få et estimat: , derfor er intensiteten fra den første sonen 4 ganger større enn intensiteten til den innfallende bølgen. Likestilling kan tolkes på en annen måte.

Hvis for et uendelig antall åpne soner den totale amplituden skrives på formen: ,

Hvor m er et partall, så innebærer likheten følgende anslag: .

Kommentar. Hvis du på en eller annen måte endrer fasene av svingninger på punktet R fra partall eller oddetall soner til p, eller lukk partall eller oddetall soner, så vil den totale amplituden øke sammenlignet med amplituden til den åpne bølgen. Har denne eiendommen soneplate - en planparallell glassplate med graverte konsentriske sirkler, hvis radier sammenfaller med radiene til Fresnel-sonene. Soneplaten "slår av" like eller odde Fresnel-soner, noe som fører til en økning i lysintensiteten ved observasjonspunktet.

Diffraksjon med et sirkulært hull.

Resonnementet gitt ovenfor lar oss konkludere med at amplituden til svingninger på punktet R avhenger av antall Fresnel-soner. Hvis et oddetall av Fresnel-soner er åpne for et observasjonspunkt, vil det på dette punktet være en maksimal intensitet. Hvis et partall av soner er åpne, er intensiteten minimum.

Diffraksjonsmønsteret fra et rundt hull ser ut som alternerende lyse og mørke ringer.

Etter hvert som hullets radius øker (og antallet Fresnel-soner øker), vil vekslingen av mørke og lyse ringer bare observeres nær grensen til den geometriske skyggen, og belysningen inni vil forbli praktisk talt uendret.

Diffraksjon på en liten disk.

La oss vurdere et diagram av et eksperiment der en ugjennomsiktig rund skive er plassert på banen til en lysbølge, hvis radius er sammenlignbar med radiene til de første Fresnel-sonene.

For å vurdere diffraksjonsmønsteret, i tillegg til de vanlige sonene, vil vi konstruere ytterligere soner fra kanten av disken.

b
b+(l/2)
b+2(l/2)
b+3 (l/2)
P
O
L
sone nr. 3 sone nr. 2 sone nr. 1 mv.
en

Vi vil konstruere Fresnel-soner fra kanten av skiven etter samme prinsipp - avstandene fra grensene til to tilstøtende soner til observasjonspunktet er forskjellig med halve bølgelengden. Amplitude ved observasjonspunkt

tatt i betraktning vurderingen vil den være lik. Følgelig, ved observasjonspunktet, i midten av den geometriske skyggen, vil det alltid være et lyspunkt - maksimal intensitet. Dette stedet kalles Poissons plass.

Eksempel. På en ugjennomsiktig skive med en diameter D= 0,5 cm, en plan monokromatisk bølge med lengde l = 700 nm innfaller normalt. Finn diameteren på hullet i midten av skiven der lysintensiteten på punktet R skjermen (på systemaksen) vil være null. Avstand fra plate til skjerm L=2,68 m.

Løsning. La oss finne antall vanlige Fresnel-soner som er dekket av disken. Vi finner sonenummeret fra formelen for radius til Fresnel-soner for Fraunhofer-diffraksjon: , .

A 3,33
F
30 0
En OTV
De. platen dekker 3 hele soner og ytterligere en tredjedel. La oss bygge en Fresnel-spiral. Grensepunktet for denne delen av 3,33 soner tilsvarer en helningsvinkel til horisontalen lik 30 0. Alle andre soner er åpne, så amplitudevektoren er rettet fra grensepunktet til Fresnel-sonen til punktet F. Så det ved observasjonspunktet R intensiteten var lik null, er det nødvendig at vektoren til amplituden av svingninger fra hullet er lik lengde, men motsatt i retning av vektoren. Derfor må den også skråstilles til horisontalen i en vinkel på 30 0. I dette tilfellet skal hullet åpne 1,67 deler av Fresnel-sonen. Til m=1,67 får vi hullradius: m.§

Rayleigh interferometer

Rayleigh interferometerkrets

Rayleigh interferometer- enkeltpass dobbeltstråleinterferometer, som deler lys fra en kilde i to strømmer, faseforskjellen mellom disse skapes ved å sende lys gjennom to identiske kyvetter fylt med forskjellige gasser. Det ble først foreslått av Lord Rayleigh i 1886. Brukes til å bestemme brytningsindeksene til gasser.

Skjematisk diagram

Lys fra kilden sendes gjennom en linse, som skaper en parallell stråle og åpninger som kutter ut to stråler fra den (interferometerarmer). Hver stråle passerer gjennom sin egen celle med gass. Ved utgangen av kretsen er det en linse som bringer begge strålene sammen for å produsere interferenskanter ved fokuset.

For målinger settes en kompensator inn i en av armene - for eksempel en glassplate, ved å rotere som du kan endre den optiske banelengden til strålen i armen. Hvis brytningsindeksen i en av armene er lik n, da er den andre ukjente brytningsindeksen lik

hvor er lengden på cellen med gass, er bølgelengden til lyskilden, er rekkefølgen av interferens (antall interferenskanter som krysser hverandre ved et gitt punkt). Med typiske oppsettparametere - en cellelengde på en meter, en bølgelengde på 550 nm og en interferensrekkefølge på 1/40 - kan en brytningsindeksforskjell på 10 −8 måles. Følsomheten til interferometeret bestemmes av lengden på cellen. Dens maksimale lengde bestemmes vanligvis av de tekniske egenskapene til temperaturkontroll, siden termiske svingninger vil forvrenge brytningsindeksene til gasser.

Litteratur

  • Max Born, Wolf, Emil (eng.Emil Wolf) Prinsipper for optikk: Elektromagnetisk teori om forplantning, interferens og diffraksjon av lys. - 7. - CUP Arkiv, 2000. - S. 299-302. - 986 s. - ISBN 9780521784498
  • P. Hariharan Grunnleggende om interferometri. - Academic Press, 2007. - S. 15. - 226 s. - ISBN 9780123735898

Wikimedia Foundation. 2010.

Se hva "Rayleigh interferometer" er i andre ordbøker:

    Rayleigh interferometer- Reilėjaus interferometras statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Rayleigh interferometer vok. Rayleighsches Interferometer, n rus. Rayleigh interferometer, m pranc. interferomètre de Rayleigh, m … Fizikos terminų žodynas

    En måleenhet basert på bølgeinterferens. Det er I. for lyd. bølger og for elektrisk mag. bølger (optiske og radiobølger). Optisk I. brukes til optisk måling. bølgelengdespekteret. linjer, brytningsindekser for gjennomsiktige medier, abs... ... Fysisk leksikon

    Se Rayleigh interferometer. Fysisk leksikon. I 5 bind. M.: Sovjetisk leksikon. Sjefredaktør A. M. Prokhorov. 1988 ... Fysisk leksikon

    Interferometer måleverktøy, hvis driftsprinsipp er basert på fenomenet interferens. Prinsippet for driften av interferometeret er som følger: en stråle av elektromagnetisk stråling (lys, radiobølger, etc.) ved hjelp av... ... Wikipedia

    RAYLEIGH INTERFEROMETER, et interferometer (se INTERFEROMETER) for å måle brytningsindeksen basert på diffraksjonen av lys på to parallelle spalter... encyklopedisk ordbok

    Dobbeltstråleinterferometer, bestående av to speil M1, M2 og to parallelle gjennomskinnelige plater Fig. 1. Skjematisk av Rozhdestvensky interferometer P1 P2 (fig. 1); M1, P1 og M2, P2 er installert parvis parallelt, men M1 og M2 vippes... ... Fysisk leksikon

    Et måleapparat som bruker bølgeinterferens. Det er signaler for lyd og elektromagnetiske bølger: optiske (ultrafiolett, synlig og infrarøde områder spektrum) og radiobølger av forskjellige lengder. I. er brukt ... ... Stor Sovjetisk leksikon

    - (interferensrefraktometer) et tostråleinterferometer som brukes til å måle de lave brytningsindeksene til gasser, foreslått av Jules Jamin i 1856. Innhold 1 Enhet 2 Applikasjon ... Wikipedia

    - (fra interferens og... meter) en enhet der fenomenet interferens brukes til presise målinger. For måling av brytningsindeksen, kontroll av måleblokker, måling av vinkeldimensjonene til stjerner i astronomi, feildeteksjon og... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary

    Strutt, John William, 3. Baron Rayleigh John William Strutt John William Strutt Fødselsdato: 12 ... Wikipedia