 | Интерферометр Жамена |  |
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. Временные характеристики Время инициации (log to от -8 до -5); Время существования (log tc от -5 до 15); Время деградации (log td от -8 до -5); Время оптимального проявления (log tk от -5 до -4). Диаграмма: 
Технические 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. Применение эффекта Интерферометр Жамена, как и было сказано выше, широко применяется для исследование показателя преломления газов. 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. |