 |
|
Перевірка якості обробки поверхонь
Вступ
Інтерференція світла - перерозподіл інтенсивності світла в результаті накладення (суперпозиції) декількох світлових хвиль. Це явище супроводжується чергуванням в просторі максимумів і мінімумів інтенсивності. Її розподіл називається інтерференційною картиною.
Вперше явище інтерференції було незалежно виявлено Робертом Бойлем (1627—1691) і Робертом Гуком (1635—1703). Вони спостерігали виникнення різнобарвного забарвлення тонких плівок (інтерференційних смуг), подібних до олійних або бензинових плям на поверхні води. У 1801 році Томас Юнг (1773-1829), ввівши «Принцип суперпозиції», першим пояснив явище інтерференції світла, запропонував термін «інтерференція» (1803) і пояснив «барвистість» тонких плівок. Він також виконав перший демонстраційний експеримент зі спостереження інтерференції світла, отримавши інтерференцію від двох щілинних джерел світла (1802). Пізніше цей дослід Юнга став класичним.
Інтерференція широко використовується в науці і техніці. Інтерференція світла має саме широке застосування для вимірювання довжини хвилі випромінювання, дослідження тонкої структури спектральної лінії, визначення щільності, показників заломлення і дисперсійних властивостей речовин, для вимірювання кутів, лінійних розмірів деталей в довжині світової хвилі, для контролю якості оптичних систем і багато чого іншого.
Інтерферометри
Інтерферометр - вимірювальний прилад, дія якого заснована на явищі інтерференції. Принцип дії інтерферометра полягає в наступному: пучок електромагнітного випромінювання за допомогою того або іншого пристрою просторово розділяється на два або більшу кількість когерентних пучків. Кожен з пучків проходить різні оптичні шляхи і направляється на екран, створюючи інтерференційну картину, за якою можна встановити різницю фаз інтерферуючих пучків в даній точці картини.
Дія всіх інтерферометрів основана на одному і тому ж принципі, і інтерферометри відрізняються лише конструктивно.
На малюнку представлена спрощена схема інтерферометра Майкельсона. Монохроматичний пучок світла від джерела S падає під кутом 45 ° на плоскопаралельну пластинку Р1. Сторона пластинки, віддалена від S, покрита тонким шаром срібла з таким розрахунком, що він половину світлового пучка пропустить, а половину відобразить (напівпрозора пластинка), тобто тут промінь розділяється на дві частини: 1 промінь відбивається від посрібленого шару, промінь 2 проходить через нього. Промінь 1 відбивається від дзеркала М1 і, повертаючись назад, знову проходить через пластинку P1 (промінь 1 '). Промінь 2 йде до дзеркала М2, відбивається від нього, повертається назад і відбивається від пластинки P1 (промінь 2 '). Оскільки перший промінь проходить пластинку Р1 двічі, то для компенсації виниклої різниці ходу на шляху другого променя ставиться пластинка Р2 (точно така ж, як і Р1 тільки не покрита шаром срібла).
Промені 1 ' і 2' когерентні, отже, буде спостерігатися інтерференція, результат якої залежить від оптичної різниці ходу променя 1 від точки О до дзеркала М1 і променя 2 від точки О до дзеркала М2. При переміщенні одного з дзеркал на відстань λ4 різниця ходу обох променів зміниться на λ2, і в інтерференційної картині максимум зрушиться на місце мінімуму, і навпаки, тобто інтерференційний максимум зрушиться на половину відстані між смугами. Таке зрушення смуг спостерігач чітко побачить. Отже, по незначному зсуві інтерференційної картини можна судити про мале переміщення одного з дзеркал і використовувати інтерферометр для досить точних (-10-9 м) вимірів довжин (довжини тіл, довжини світлової хвилі, визначень температурного коефіцієнта лінійного розширення та ін.).
Перевірка якості обробки поверхонь
Використовуючи явище інтерференції, можна оцінити якість обробки поверхні виробу з точністю до 10-6 см. Для цього потрібно створити тонкий клиноподібний прошарок повітря між поверхнею зразка і дуже гладкою еталонної пластинкою. Нерівності поверхні викличуть помітні викривлення інтерференційних смуг, що утворюються при віддзеркаленні світла від поверхні, що перевіряється та нижньої межі еталонної пластинки. На малюнку наведені спостережувані інтерференційні картини при відступі від необхідної точності обробки і при досягненні необхідної точності обробки плоскої поверхні деталі Д.
