БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ИН)

Описанные выше основные черты явления И. в одинаковой степени относятся как к упругим, так и электромагнитным волнам. Однако в то время как в случае звуковых волн и радиоволн легко обеспечить их когерентность (например, питая разные громкоговорители или антенны одним и тем же током), когерентные световые пучки можно получить только от одного и того же источника света, применяя специальные методы. Другое существенное различие между способами осуществления И. звуковых волн и радиоволн, с одной стороны, и световых волн — с другой, связано с размерами излучателей. Размеры излучателей звуковых волн и радиоволн почти всегда сравнимы с длиной излучаемой волны, тогда как в случае световых волн обычно приходится иметь дело с источниками света, размеры которых велики по сравнению с длиной волны. Поэтому при И. световых волн существенную роль играет вопрос о протяжённости источников. В силу этих особенностей И. света можно наблюдать только в специальных условиях (подробнее см. в ст. Интерференция света ).

И. волн находит важное применение, как в научных исследованиях, так и в технике. Поскольку между длиной волны, разностью хода интерферирующих лучей и расположением максимумов и минимумов существует вполне определённая связь, можно, зная разности хода интерферирующих волн, по расположению максимумов и минимумов определить длину волны, и наоборот, зная длину волны, по расположению максимумов и минимумов определять разность хода лучей, т. е. измерять расстояния. К числу приборов, в которых используется И. волн, относятся: оптические интерферометры , радиоинтерферометры, интерференционные радиодальномеры и т. д. См. также Интерференция радиоволн.

Лит.: Элементарный учебник физики, под ред. Г. С. Ландсберга, 6 изд., т. 3, М., 1970, гл. 3; Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М.—Л., 1959; Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3).

Интерферо'метр,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 P 1, разделяется на пучки 1 и 2 . После отражения от зеркал M 1и M 2и повторного прохождения через пластинку P 1оба пучка попадают в объектив O 2, в фокальной плоскости D которого они интерферируют. Оптическая разность хода D = 2( AC — AB ) = 2 l , где l — расстояние между зеркалом M 2и мнимым изображением M 1¢ зеркала M 1в пластинке P 1. Таким образом, наблюдаемая интерференционная картина эквивалентна интерференции в воздушной пластинке толщиной l . Если зеркало M 1расположено так, что M 1¢ и M 2параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива O 2и имеющие форму концентрических колец. Если же M 2и M 1¢ образуют воздушный клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина M 2 M 1¢ 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 D, а зависимость интенсивности центрального пятна от D, в свою очередь, даёт возможность анализировать спектральный состав падающего излучения с разрешением 1/D 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 ~ 0,005 см —1в диапазоне длин волн 0,8—3,5 мкм на Фурье-спектрометре, разность хода в котором контролировалась и измерялась с помощью гелий-неонового газового лазера .

Сочетание И. Майкельсона и призменного монохроматора ( рис. 2 , а) — компаратор интерференционный Кёстерса — применяется для абсолютного и относительного измерений длин концевых мер (измерительных плиток) сравнением их с длиной волны света или между собой с точностью » 0,025 мкм , а сочетание его с лазером (при стабилизации частоты ~ 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.