Интерферометр

измерительный прибор, в котором используется Интерференция волн. Существуют И. для звуковых и для электромагнитных волн: оптических (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволн различной длины. Применяются И. весьма широко. Так, акустические И. и радиоинтерферометры используются для измерения скорости распространения волн (акустических и радио), для измерения расстояний между двумя излучателями волн или между излучателем и отражающим телом, т. е. применяются как дальномеры. Наибольшее распространение получили оптические И., о которых пойдёт речь ниже. Они применяются для измерения длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин, угловых размеров звёзд и пр., для контроля качества оптических деталей и их поверхностей, для контроля чистоты обработки металлических поверхностей и пр.

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 (см. Когерентность), которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе. В месте схождения пучков наблюдается интерференционная картина (см. Интерференция света), вид которой, т. е. форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов, зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, разности их оптических путей (оптической разности хода), относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света.

Методы получения когерентных пучков в И. очень разнообразны, поэтому существует большое число различных конструкций И. По числу интерферирующих пучков света оптические И. можно разбить на многолучевые и двухлучевые.

Примером двухлучевого И. может служить И. Майкельсона (рис. 1). Параллельный пучок света источника L, попадая на полупрозрачную пластинку P₁, разделяется на пучки 1 и 2. После отражения от зеркал M₁ и M₂ и повторного прохождения через пластинку P₁ оба пучка попадают в объектив O₂, в фокальной плоскости D которого они интерферируют. Оптическая разность хода Δ = 2(AC — AB) = 2l, где l — расстояние между зеркалом M₂ и мнимым изображением M₁' зеркала M₁ в пластинке P₁. Таким образом, наблюдаемая интерференционная картина эквивалентна интерференции в воздушной пластинке толщиной l. Если зеркало M₁ расположено так, что M₁' и M₂ параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива O₂ и имеющие форму концентрических колец. Если же M₂ и M₁' образуют воздушный клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина M₂M₁' и представляющие собой параллельные линии.

И. Майкельсона широко используется в физических измерениях и технических приборах. С его помощью впервые была измерена абсолютная величина длины волны света, доказана независимость скорости света от движения Земли (см. Майкельсона опыт). Перемещая одно из зеркал И. Майкельсона, получают возможность плавно изменять Δ, а зависимость интенсивности центрального пятна от Δ, в свою очередь, даёт возможность анализировать спектральный состав падающего излучения с разрешением 1/Δ см^—1. На этом принципе построены Фурье-спектрометры (см. Фурье-спектроскопия), применяющиеся для длинноволновой инфракрасной области спектра (50—1000 мкм) при решении задач физики твёрдого тела, органической химии и химии полимеров, диагностики плазмы. Впервые получено разрешение Интерферометр 0,005 см^—1 в диапазоне длин волн 0,8—3,5 мкм на Фурье-спектрометре, разность хода в котором контролировалась и измерялась с помощью гелий-неонового газового лазера (См. Газовый лазер).

Сочетание И. Майкельсона и призменного монохроматора (рис. 2, а) — Компаратор интерференционный Кёстерса — применяется для абсолютного и относительного измерений длин концевых мер (См. Концевые меры) (измерительных плиток) сравнением их с длиной волны света или между собой с точностью 0,025 мкм, а сочетание его с лазером (при стабилизации частоты Интерферометр 2․10^-9) позволяет с такой же абсолютной точностью измерять длины порядка 10 м. При замене плоских зеркал в И. Майкельсона отражающими триэдрами его используют для измерения углов с точностью до 10^-6 рад. Сочетание И. Майкельсона с микроскопом (микроинтерферометр В. П. Линника) позволяет по виду интерференционной картины определять величину и форму микронеровностей металлических поверхностей.

Существуют двухлучевые И., предназначенные для измерения показателей преломления газов и жидкостей, — интерференционные Рефрактометры. Один из них — И. Жамена (рис. 3). Пучок света S после отражения от передней и задней поверхностей первой пластины P₁ разделяется на два пучка S₁ и S₂. Пройдя через кюветы K₁ и K₂, пучки, отразившиеся от поверхностей пластины P₂, попадают в зрительную трубу Т, где интерферируют, образуя полосы равного наклона. Если одна из кювет наполнена веществом с показателем преломления n₁, а другая с n₂, то по смещению интерференционной картины на число полос m по сравнению со случаем, когда обе кюветы наполнены одним и тем же веществом, можно найти Δn = n₁ — n₂ = =mλ/l (l — длина кюветы).

Разновидностями И. Жамена являются И. Маха — Цендера и И. Рождественского (рис. 4), где используются две полупрозрачные пластинки P₁ и P₂ и два зеркала M₁ и M₂. В этих И. расстояние между пучками S₁ и S₂ может быть сделано очень большим, что облегчает установку в один из них различных исследуемых объектов, поэтому они широко применяются в аэрогазодинамических исследованиях.

В И. Рэлея (рис. 5) интерферирующие пучки выделяются с помощью двух щелевых диафрагм D. Пройдя кюветы K₁ и K₂, эти пучки собираются в фокальной плоскости объективом O₂, где образуется интерференционная картина полос равного наклона, которая рассматривается через окуляр O₃. При этом часть пучков, выходящих из диафрагм, проходит ниже кювет и образует свою интерференционную картину, расположенную ниже первой. Если показатели преломления n₁ и n₂ веществ в кюветах, то из-за разности хода в кюветах верхняя картина сместится относительно нижней. Измеряя величину смещения по числу полос m, можно найти Δn.

Точность измерения показателей преломления с помощью интерференционных рефрактометров очень высока и достигает 7-го и даже 8-го десятичного знака.

Для измерения угловых размеров звёзд и угловых расстояний между двойными звёздами применяется звёздный И. Майкельсона (рис. 6). Свет от звезды, отразившись от зеркал M₁, M₂, M₃, M₄, образует в фокальной плоскости телескопа интерференционную картину. Угловое расстояние между соседними максимумами θ = λ/D (рис. 6, б). При наличии двух близких звёзд, находящихся на угловом расстоянии φ, в телескопе образуются две интерференционные картины, также смещенные на угол φ. Изменением D добиваются наихудшей видимости картины, что будет при условии φ = ¹/₂θ = λ/2D, откуда можно определить φ.

Многолучевой И. Фабри — Перо (рис. 7) состоит из двух стеклянных или кварцевых пластинок P₁ и P₂, на обращённые друг к другу и параллельные между собой поверхности которых нанесены зеркальные покрытия с высоким (85—98%) коэффициентом отражения. Параллельный пучок света, падающий из объектива O₁, в результате многократных отражений от зеркал образует большое число параллельных, когерентных пучков с постоянной разностью хода между соседними пучками. В результате многолучевой интерференции в фокальной плоскости L объектива O₂ образуется интерференционная картина, имеющая форму концентрических колец с резкими интенсивными максимумами, положение которых зависит от длины волны. Поэтому И. Фабри — Перо разлагает сложное излучение в спектр. Применяется И. Фабри — Перо как интерференционный спектральный прибор высокой разрешающей силы. Специальные сканирующие И. Фабри — Перо с фотоэлектрической регистрацией используются для исследования спектров в видимой, инфракрасной и сантиметровой областях длин волн. Разновидностью И. Фабри — Перо являются оптические резонаторы Лазеров, излучающая среда которых располагается между зеркалами И.

К многолучевым И. также относятся различного рода дифракционные решётки (См. Дифракционная решётка), которые используются как интерференционные спектральные приборы.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., M., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Захарьевский А. Н., Интерферометры, М., 1952; Королёв Ф. А., Спектроскопия высокой разрешающей силы, М., 1953; Толанский С., Спектроскопия высокой разрешающей силы, пер. с англ., М., 1955; Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения, пер. с франц., М., 1972; Жакино П., Последние достижения интерференционной спектроскопии, «Успехи физических наук», 1962, т. 78, с. 123.

В. И. Малышев.

Рис. 1. Схема интерферометра Майкельсона (P₂ - пластинка, компенсирующая дополнительную разность хода, появляющуюся за счёт того, что луч 1 проходит дважды через пластинку P₁).

Рис. 2. а — схема интерферометра Кёстерса (обозначения те же, что в интерферометре Майкельсона; А — диспергирующая призма, К — концевая мера, S₁ — щель монохроматора); б — вид интерференционной картины.

Рис. 3. Схема интерферометра Жамена.

Рис. 4. Схема интерферометра Рождественского.

Рис. 5. а — схема интерферометра Рэлея; б — вид интерференционной картины.

Рис. 6. а — схема звёздного интерферометра Майкельсона; б — вид интерференционных картин.

Рис. 7. Схема интерферометра Фабри — Перо (S — источник света).

1. интерферо́метр;
2. интерферо́метры;
3. интерферо́метра;
4. интерферо́метров;
5. интерферо́метру;
6. интерферо́метрам;
7. интерферо́метр;
8. интерферо́метры;
9. интерферо́метром;
10. интерферо́метрами;
11. интерферо́метре;
12. интерферо́метрах.

м.

Измерительный прибор, основанный на явлении интерференции [интерференция II].

ИНТЕРФЕРОМЕТР - измерительный прибор, основан на интерференции волн. Существуют интерферометры для звуковых волн и для электромагнитных волн (оптических и радиоволн). Оптический интерферометр применяется для измерения длин волн спектральных линий, изучения их структуры, измерения неоднородностей показателя преломления прозрачных сред, дефектов отражающих поверхностей, для высокоточных абсолютных и относительных измерений длин, измерения угловых размеров звезд, скорости света и пр.

ИНТЕРФЕРОМЕТР, прибор для точных измерений различных физических величин, основанный на интерференции волн. Существуют для звуковых волн и электромагнитных волн (оптических и радиоволн). Оптические интерферометры применяются для измерения длин волн спектральных линий, дефектов отражающих поверхностей, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин объектов, угловых размеров звезд.

муж.;
физ. interferometerinterferometer

interferometer

m.interferometer

ИНТЕРФЕРОМЕТР

измерительный прибор, основанный на интерференции волн. Существуют И. для звук. 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 (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ), к-рые проходят разл. оптич. пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции (см. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА). 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.

Примером двухлучевого И. может служить интерферометр Майкельсона (рис. 1). Параллельный пучок света источника L, проходя через объектив O1 и попадая на полупрозрачную пластинку Р1 разделяется на два когерентных пучка 1 и 2. После отражения от зеркал M1 и М2 и повторного прохождения луча 2 через пластинку P1 оба пучка проходят в направлении А О через объектив O2 и интерферируют в его фокальной плоскости D. Наблюдаемая интерференц. картина соответствует интерференции в возд. слое, образованном зеркалом M2 и мнимым изображением М'1 зеркала M1 в пластинке P1. Оптич. разность хода при этом равна:

D=2(AC-АВ)=2l,

где l — расстояние между M2 и M'1. Если зеркало М1 расположено так, что М'1 и М2 параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива O2 и имеющие форму концентрич. колец. Если же M2 и М'1 образуют возд. клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина M2M'1 и представляющие собой параллельные линии.

Рис. 1. Схема интерферометра Майкельсона: Р2 — пластинка, компенсирующая дополнит. разность хода, появляющуюся за счёт того, что луч 1 проходит только один раз через пластинку P1; D — диафрагма.

Интерферометром Майкельсона широко пользуются в физ. измерениях и техн. приборах. С его помощью впервые была измерена абс. величина длины волны света, доказана независимость скорости света от движения источника и др. (см. МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ). Он используется и как спектральный прибор, позволяющий анализировать спектры излучения с высоким разрешением, доходящим до =0,005 см-1 (см. ФУРЬЕ СПЕКТРОСКОПИЯ).

Интерферометр Майкельсона применяется в технике для абс. и относит. измерений длин эталонных пластинок с точностью до 0,005 мкм. В сочетании с микроскопом он позволяет по виду интерференц. картины измерять величину отступлений от плоскости и форму микронеровностей металлич. поверхностей.

Существуют двухлучевые И., предназначенные для измерения показателей преломления газов и жидкостей — интерференц. рефрактометры.

Рис. 2. Схема интерферометра Жамена.

Один из них — интерферометр Жамена (рис. 2). Пучок монохроматич. света S после отражения от передней и задней поверхностей первой стеклянной пластинки Р1 разделяется на два пучка S1 и S2. Пройдя через кюветы К1 и К2 и отразившись от поверхностей стеклянной пластинки Р2- слегка повёрнутой относительно P1, пучки попадают в зрит. трубу Т, где интерферируют, образуя прямые полосы равного наклона. Если одна из кювет наполнена в-вом с показателем преломления n1, а другая — с n2, то по смещению интерференц. картины на число полос т по сравнению со случаем, когда обе кюветы наполнены одним и тем же в-вом, можно найти Dn=n1-n2=ml/l (l — длина волны света, l — длина кюветы). Точность измерения Dn очень высока и достигает 7-го и даже 8-го десятичного знака.

Рис. 3. а —схема звёздного интерферометра Майкельсона; б — вид интерференц. картин.

Для измерения угл. размеров звёзд и угл. расстояний между двойными звёздами применяется звёздный интерферометр Майкельсона (рис. 3, а). Свет от звезды, отразившись от плоских зеркал М1, М2, М3, M4, образует в фокальной плоскости телескопа интерференц. картину. Угл. расстояние между соседними максимумами q=l/D, где D — расстояние между зеркалами M1 и М2 (рис. 3, а). При наличии двух близких звёзд, находящихся на угл. расстоянии j, в телескопе образуются две интерференц. картины, также смещённые на угол j, ухудшая видимость полос. Изменением D добиваются наихудшей видимости картины, что будет при условии

j=1/2q=l/2D,

откуда можно определить j.

Многолучевой интерферометр Фабри — Перо (рис. 4) состоит из двух стеклянных или кварцевых пластинок Р1 и Р2, на обращённые друг к другу и параллельные между собой поверхности к-рых нанесены зеркальные покрытия с высоким (85—98%) коэфф. отражения. Параллельный пучок света, падающий из объектива О1, в результате многократного отражения от зеркал образует большое число параллельных когерентных пучков с пост. разностью хода D=2nhcosq между соседними пучками, но разл. интенсивности. В результате многолучевой интерференции в фокальной плоскости L объектива О2 образуется интерференц. картина, имеющая форму концентрич. колец с резкими интенсивными максимумами, положение к-рых определяется из условия D=ml (m — целое число), т. е. зависит от длины волны. Поэтому интерферометр Фабри — Перо разлагает сложное излучение в спектр. Применяется такой И. и как интерференционный спектр. прибор высокой разрешающей силы, к-рая зависит от коэфф. отражения зеркал r и от расстояния h между пластинками, возрастая с их увеличением. Так, напр., при r=0,9,h=100 мм, l= 5000? минимальный разрешаемый интервал длин волн dl=5*10-4?. Специальные сканирующие интерферометры Фабри — Перо с фотоэлектрич. регистрацией используются для исследования спектров в видимой, ИК и в сантиметровой области длин волн.

Рис. 4. Схема интерферометра Фабри — Перо (S — источник света).

Разновидностью интерферометров Фабри — Перо явл. оптические резонаторы лазеров, излучающая среда к-рых располагается между зеркалами И. Разность частот Dn между соседними продольными модами в излучении лазеров зависит от расстояния между зеркалами резонатора l: Dn=с/2l. Перемещение одного из зеркал на величину dl приводит к изменению разностной частоты на d(Dn)=cdl/2l2, к-рое может быть измерено с помощью фотоприёмника радиотехн. методами. Это используется в лазерных И., предназначенных для измерения длин объектов и их перемещений.

Использование в измерит. И. в кач-ве источника света лазеров, обладающих высокой монохроматичностью и когерентностью, позволяет значительно повысить точность измерений.

ИНТЕРФЕРОМЕТР, прибор, в котором волны, как правило световые, раскладываются на компоненты, которые перемещаться на неравные расстояния и создают картину ИНТЕРФЕРЕНЦИИ. Используется для осуществления контроля качества линз и призм, а также для измерения длин волн.

Интерферометр МаИкельши (1890)состоит из диагональ ного зеркала (1), которое до лит луч от источника пополам, одна его часть направляется к зеркалу (С), а другая отража ется от зеркала (D). Стеюши ная пласгина (2) использует! для уравнивания длины пуш Потом лучи возвращаются и и левой части прибора создан и интерференционные полосы Наблюдатель видит как и:ю бражение от С,так и изопра жение от D. Если их плоскоеш параллельны, то интерферсн ционпые полосы образуют пк ружносги. Тзимен (1918) yen вершенствовал интерферо метр Майкельсона для опрс деления дефектов стеклянных призм и линз (В). Призма располагается в световом по токе. Если в ней имеются до фекты,то полученное изобра жение будет искаженным

(Интерференция + греч. metreō измерять)

общее название измерительных приборов, в которых использовано явление интерференции звуковых или электромагнитных волн; в биологии и медицине И. применяются при анализе веществ по их спектрам (спектрометры), показателям преломления (рефрактометры) и т.п.

Интерферо́метр ультразвуково́й — И., предназначенный для исследования свойств биологических жидкостей путем измерения скорости распространения в них ультразвуковых колебаний.

интерферо́метр

измерительный прибор, основанный на интерференции волн. Существуют интерферометры для звуковых волн и для электромагнитных волн (оптических и радиоволн). Оптический интерферометр применяется для измерения длин волн спектральных линий, изучения их структуры, измерения неоднородностей показателя преломления прозрачных сред, дефектов отражающих поверхностей, для высокоточных абсолютных и относительных измерений длин, измерения угловых размеров звёзд, скорости света и прочее.

* * *

ИНТЕРФЕРО́МЕТР, измерительный прибор, основан на интерференции волн. Существуют интерферометры для звуковых волн и для электромагнитных волн (оптических и радиоволн). Оптический интерферометр применяется для измерения длин волн спектральных линий, изучения их структуры, измерения неоднородностей показателя преломления(см. ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ) прозрачных сред, дефектов отражающих поверхностей, для высокоточных абсолютных и относительных измерений длин, измерения угловых размеров звезд, скорости света и пр.

(от интерференция и... метр) - прибор, в к-ром явление интерференции используется для точных измерений. Для измерений показателя преломления, проверки концевых мер длины, измерений угловых размеров звёзд в астрономии, в дефектоскопии и рефрактометрии и пр. обычно применяются двухлучевые И., например Рэлея, Маха - Цен дера, Рождественского, Майкельсона (см. рис.), голографический интерферометр. В этих И. излучение источника делится на 2 части, направляется в 2 канала: один - измерит., др. - контрольный. На выходе волновые фронты световых пучков этих каналов совмещаются. Анализ изменений интерференц. картины позволяет делать заключения о характере изменений в измерит. канале. В спектроскопии для точных измерений длин волн спектральных линий и изучения их тонкой структуры, как правило, используются многолучевые И., позволяющие получать высокое разрешение, например Фабри - Перо интерферометр.

Схема интерферометра Майкельсона: 1 - свето-делительная пластина; 2 - компенсирующая пластина; 3 - зеркало; а - входящий пучок лучей; a₁ и a₂ - два пучка, образующиеся при делении пучка а

interferometer

* * *

interferometer

акусти́ческий интерферо́метр — acoustic(al) interferometer

ахромати́ческий интерферо́метр — achromatic interferometer

голографи́ческий интерферо́метр — holographic interferometer, holometer

интерферо́метр Да́йсона — Dyson(-type) interferometer

двухлучево́й интерферо́метр — double-reflecting [double-beam] interferometer

двухчасто́тный интерферо́метр — double-frequency interferometer

дифракцио́нный интерферо́метр — grating interferometer

интерферо́метр Жаме́на — Jamin interferometer

звё́здный интерферо́метр — stellar interferometer

ла́зерный интерферо́метр — laser interferometer

лучево́й интерферо́метр — beam interferometer

ма́зерный интерферо́метр — maser interferometer

интерферо́метр Майкельсо́на — Michelson interferometer

интерферо́метр Ма́ха—Це́ндера — Mach-Zehnder interferometer

многолучево́й интерферо́метр — multiple-reflection [multiple-beam] interferometer

модуляцио́нный интерферо́метр — switching interferometer

окуля́рный интерферо́метр — eyepiece interferometer

опти́ческий интерферо́метр — optical interferometer

поляризацио́нный интерферо́метр — polarization interferometer

интерферо́метр Ра́йла — phase-switching interferometer

интерферо́метр Рэ́лея (газовый) — Rayleigh interferometer

интерферо́метр с автомати́ческим подсчё́том числа́ интерференцио́нных поло́с — automatic fringe-counting interferometer

интерферо́метр с большо́й ба́зой — long base-line interferometer

скани́рующий интерферо́метр — scanning interferometer

интерферо́метр с кача́ющейся диагра́ммой — swept-lobe interferometer

интерферо́метр с магнитострикцио́нным скани́рованием — magnetostrictively scanned interferometer

интерферо́метр со скачкообра́зно управля́емой диагра́ммой напра́вленности — switched-lobe interferometer

интерферо́метр со слеже́нием за фа́зой — phase-tracking interferometer

интерферо́метр с пла́вным измене́нием фа́зы — phase-sweeping interferometer

интерферо́метр Тва́ймана — Twyman interferometer

ультразвуково́й интерферо́метр — ultrasonic interferometer

интерферо́метр Фабри́—Перо́ — Fabry-Perot interferometer

интерферо́метр Фабри́—Перо́ образу́ет интерференцио́нные ко́льца с ре́зкими ма́ксимумами — the Fabry-Perot interferometer produces very sharp fringes

фотоэлектри́ческий интерферо́метр — photoelectric interferometer

щелево́й интерферо́метр — slit interferometer

м.

interferometro m

- акустический интерферометр

- электронный интерферометр

астр., техн.

інтерферо́метр

- дифракционный интерферометр

- лазерный интерферометр

астр., техн.

інтерферо́метр

- дифракционный интерферометр

- лазерный интерферометр

измерит. прибор, осн. на интерференции волн. Существуют И. для звук. волн и для эл.-магн. волн (оптических и радиоволн). Оптич. И. применяется для измерения длин волн спектральных линий, изучения их структуры, измерения неоднородностей показателя преломления прозрачных сред, дефектов отражающих поверхностей, для высокоточных абс. и относит. измерений длин, измерения угловых размеров звёзд, скорости света и пр.