Интерференционные приборы и их использование в астрономии

Содержание

Введение        3

1 Интерференция        4

2 Звездный интерферометр Майкельсона        6

3 Интерферометр Майкельсона        8

4 Интерферометр Фабри-Перо        11

Заключение        15

Список использованных источников        16

Введение

Явление интерференции используется в специальных приборах – интерферометрах – для измерения с высокой степенью точности длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ и определения качества оптических поверхностей. Также это явление применяется для улучшения качеств оптических приборов (просветление оптики) и получения высоко отражающих покрытий. В соответствии с природой волн существуют интерферометры акустические для звуковых волн и интерферометры для электромагнитных волн: оптических (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволн различной длины. К последним относятся оптические интерферометры, которые получили наибольшее распространение. Применяются интерферометры весьма широко. Так, акустические интерферометры и радиоинтерферометры используются для измерения скорости распространения волн (акустических и радио), для измерения расстояний между двумя излучателями волн или между излучателем и отражающим телом, то есть применяются как дальномеры. Оптические интерферометры применяются для измерения длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин, угловых размеров звезд, для контроля качества оптических деталей и их поверхностей, для контроля чистоты обработки металлических поверхностей и так далее. Принцип действия всех интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн и тем, какая величина непосредственно измеряется. В основе интерферометров лежит пространственное разделение пучка света с помощью того или иного устройства с целью получения двух или более взаимно когерентных лучей, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе и наблюдается результат их интерференции. Вид интерференционной картины зависит от способа разделения пучка света на взаимно когерентные лучи, от их числа, их относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света. Методы получения когерентных пучков в интерферометре очень разнообразны, поэтому существует большое число различных конструкций интерферометров. По числу интерферирующих пучков света оптические интерферометры можно разбить на многолучевые и двухлучевые. Многолучевые интерферометры используются главным образом как спектрометры высокой разрешающей силы для исследования тонкой структуры спектральных линий и определения их формы, а двухлучевые интерферометры являются в основном техническими приборами.

1 Интерференция

В результате наложения когерентных волн, линейно поляризованных в одной плоскости, происходит ослабление или усиление интенсивности света в зависимости от соотношения фаз складываемых световых волн. Это явление называется интерференцией света. Две волны называются когерентными, если разность их фаз не зависит от времени.

Две волны называются некогерентными, если разность их фаз изменяется с течением времени. При их сложении всегда наблюдается суммирование интенсивностей, т.е. интерференция не наблюдается [1].

Способность когерентных волн к интерференции означает, что в любой точке, которой достигнут эти волны, имеют место когерентные колебания, которые будут интерферировать. Результат интерференции определяется разностью фаз интерферирующих волн в месте наблюдения, а эта последняя зависит от начальной разности фаз волн, а также от разности расстояний, отделяющих точку наблюдения от источников каждой из волн.

Пусть две когерентные волны исходят из источников S1 и S2, как показана на рисунке 1, колебания в них направлены перпендикулярно к плоскости чертежа, и наблюдение производится в точке М [2].