ВВЕДЕНИЕ. Интерферометры используются для различных целей

Интерферометры используются для различных целей. В частности, микроинтерферометры системы Линника (МИИ – 1, МИИ – 4, МИИ – 5 и т.д.) используются для определения чистоты обработки поверхности от 10 до 14 классов.

Принцип работы интерферометра Линника следующий. Пучок света (Рис. 1) падает на плоскопараллельную пластинку Р₁, покрытую тонким слоем металла. Толщина этого слоя подобрана так, чтобы интенсивность отраженного от него света и света, прошедшего через пластинку Р₁ были равны. Луч 1 (АВ) отражается от зеркала S₁ попадая снова на пластинку Р₁, частично проходит через неё, а частично отражается по направлению АО и попадает в окуляр О. Туда же попадает после отражения от зеркала S₂ луч 2. Так как луч 2 пересекает пластинку Р₁ трижды, а луч 1 только один раз, то на пути луча 1 ставится плоскопараллельная пластинка Р₂ такой же толщины, что и Р₁, чтобы скомпенсировать добавочную разность хода. Оба луча 1 и 2, попадающие в объектив О, когерентны и могут интерферировать между собой. Наблюдаемая картина будет соответствовать интерференции в некоторой эквивалентной воздушной пластинке, образованной зеркалом S₂ и мнимым (на отрезке АС) изображением зеркала S_1. В микроинтерферометре зеркала устанавливают таким образом, чтобы эквивалентная пластинка имела вид клина с очень малым углом. В этом случае наблюдают интерференционные полосы равной толщины, располагающиеся параллельно ребру воздушного клина (Рис. 2а). Однако, если вместо зеркала S₂ поместить поверхность с некоторыми дефектами, то параллельность интерференционных полос в местах дефектов нарушится, т.к. луч 2 будет проходить либо больший (впадина), либо меньший (выступ) путь (рис. 2б). На этом принципе основано прецизионное исследование микрогеометрии хорошо обработанных поверхностей деталей.

Рассмотрим подробнее способ определения глубины бороздки в образце S₂. Пусть, например, глубина царапины равна l/2. Тогда возникает дополнительная разность хода, равная l, т.к. луч света проходит бороздку туда и обратно. Это вызывает искривление интерференционной полосы на величину, равную расстоянию между интерференционными полосами a.

Если же искривление полосы не равно a, а составляет величину b ¹ a, то нетрудно найти глубину этой бороздки (Рис. 2б). Очевидно, глубина этой бороздки h будет составлять b/a долю от l/2, то есть:

(1).

Оптическая схема микроинтерферометра МИИ – 4 приведена на Рис.3, где S₂– исследуемая поверхность, S₁ – эталонное зеркало, Р₁,Р₂ – разделяющая и компенсирующая пластинка, F– источник света (нить лампы накаливания), С – светофильтр, Д – система диаграмм, 2, 3, 4, 5, 6 – объективы, 7,8 – диафрагмы, 9 – зеркало, отражающее лучи в винтовой окулярный микрометр МОВ-1-15^х(10), с помощью которого производятся измерение величины искривления интерференционных полос. При фотографировании зеркало 9 убирается, и лучи пойдут на зеркало 11, а от него на пленку 12 фотоаппарата.

Внешний вид интерферометра изображен на Рис. 4. На основании интерферометра 13 (Рис. 4) в верхней его части установлен предметный столик 15, который с помощью микрометрических винтов 16 перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях, кро­ме того столик можно поворачивать вокруг вертикальной оси и закреплять в нужном положении.

Под углом 70° к вертикальной оси располагается наблюдательный тубус 18, со вставленным в него винтовым окулярным микрометром МОВ-1-75^х. На тубусе имеется кольцо 19, с помощью которого в оптическую систему прибора вводится отражательное зеркало 9, направляющее лучи в окуляр. Фокусировка на объект осуществляется винтом 20, цена деления которого равна 0,003 мм.

Важнейшей частью прибора МИИ-4 является интерференционная головка. Она состоит из трех частей:

· левой части 21, включающей осветительную систему с винтами для центрирования лампы накаливания и выдвигающейся пластинки со светофильтрами 22. Здесь же находится кольцо 25 с накаткой для изменения диаметра открытия апертурной диафрагмы

· средней (внутренней) части, в которой укреплен объектив и две пластины Р₁ и Р₂ (разделяющая и компенсирующая). Здесь же укреплена рукоятка 23, с помощью которой включается шторка. При включении шторки лучи не попадают в объектив 3 (см. Рис. 3) и микроинтерферометр превращается в металлографический микроскоп

· правой части, которая включает в себе объектив 3 (см. Рис. 3) и эталонное зеркало S₁. Кроме того, правая часть имеет устройство для изменения ширины и направления полос.

Ширина полос изменяется вращением винта 24 вокруг своей оси, а направление – вращением кольца 24 вокруг оси объективной головки.

В Н И М А Н И Е! ЭТА ОПЕРАЦИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ТОЛЬКО ЛАБОРАНТОМ ИЛИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ.

Микроинтерферометр является очень точным измерительным прибором и требует аккуратного обращения. Его необходимо предохранять от толчков и ударов. Кроме того, прибор имеет целый ряд регулировок, которые производятся только на заводе или специалистами, поэтому вращать винты и ручки этих регулировок не следует.