|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Интерферометр Жамена |
 | |
Анимация
Описание
Интерферометр Жамена, наряду с интерферометром Рэлея, представляет собой одно из наиболее чувствительных к разности фазовых набегов волн интерференционных устройств, что позволяет использовать его для точного определения показателей преломления газов при давлении, близком к атмосферному (при этом давлении соответствующий показатель преломления отличается от единицы в четвертом-пятом знаке после запятой).
Схематическое изображение конструкции интерферометра Жамена представлено на рис. 1.
Схематическое изображение конструкции интерферометра Жамена
Рис. 1
Параллельный пучок света падает на плоскопараллельную стеклянную пластину М1, на заднюю поверхность которой нанесено металлическое зеркало. Два отраженных пучка оказываются при достаточной толщине пластины пространственно разделенными, и направляются порознь в две кюветы с исследуемым газом и газом сравнения соответственно. Прошедшие пучки отражаются от еще одной такой же стеклянной пластины М2. Таким образом, оба отраженных пучка оказываются равными по интенсивности, и сводятся в фокальной плоскости линзы L. В результате возникает интерференционная картина из горизонтальных полос, как показано на рисунке. При этом в отсутствии по ходу распространения пучков между линзами дополнительных объектов с показателями преломления n1 (кювета с исследуемым газом) и n2 (компенсатор фазового набега с известным управляемым набегом фазы оптического излучения в нем), нулевой максимум интерференционной картины лежит на оси системы. Нулевой максимум - это максимум, соответствующий нулевой разности хода D волн, образующих интерференционную картину. При использовании широкополосного излучения (например, естественного света) он легко отличим от максимумов высших порядков m:
D=ml0,
где l0 - центральная длина волны спектра излучения.
Действительно, легко понять, что он единственный имеет исходную белую окраску, тогда как максимумы высших порядков “растянуты в спектр” из-за того, что условия максимума достигаются при разных смещениях от центра картины для разных длин волн спектра пучка.
Если теперь внести в два распространяющихся в межлинзовом пространстве пучка (т.н. плечи интерферометра) кювету длины L с исследуемым газом n1, и управляемую оптическую задержку n2 (например, такую же кювету с газом, зависимость показателя преломления которого от давления известна), то пучки получат дополнительную разность хода:
D1=L(n2- n1).
Тем самым нулевая полоса интерференционной картины сместится, и центр поля приобретет окраску.
Чтобы “вернуть картину на место”, необходимо уравнять показатели преломления исследуемого газа и эталонного в двух кюветах, что достигается вариацией давления последнего. В итоге, восстановив центральность нулевой “белой” полосы (а это можно сделать с большой точностью, порядка 1/40 полосы, DmЈ1/40), мы получаем точные сведения о показателе преломления исследуемого газа. Реальные инструменты, выполненные по схеме интерферометра Рэлея, позволяют измерять отличия показателя преломления от единицы:
(n-1)=l0Dm/L»10-8.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Интерферометр Жамена, как и было сказано выше, широко применяется для исследование показателя преломления газов.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Техническая реализация осуществляется в полном соответствии с рис. 1 содержательной части. Лазерный пучок гелий-неонового лазера (для наглядности лучше его расширить телескопом до диаметра миллиметров 10-15) делится первой пластиной на два, отражается от ее обеих граней, и сводится вторым зеркалом и линзой на экране. Затем в одно из плеч интерферометра вводится кювета (около 1 метра длины со сжатым воздухом). При варьировании давления воздуха полосы на экране смещаются.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1985.
3. Ландсберг Г.С. Оптика.- М.: Наука, 1976.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
