Лазерная интерферометрия (в т. ч. голографическая и спекл).

СПЕКЛЫ - пятнистая структурав распределении интенсивности когерентного света, отражённого от шероховатой поверхности, неровности которой соизмеримы с длиной волны света , возникают вследствие интерференции света, рассеиваемого шероховатостями объекта. Т. к. поверхность предмета освещается когерентным светом, то интерферируют все рассеянные лучи и интерференц. картина имеет не периодическую, а хаотич. структур .Голографическая интерферометрия метод включает статические и динамические смещения предметов при оптически грубые поверхности, котор нужно измерить к оптически интерферометрической точности (т.е. к частям длины волны света). Эти измерения можно приложить к анализу усилия, напряжения и вибрации, также, как к испытывать без разрушения. Его можно также использовать для того чтобы обнаружить оптически изменения длины курса в прозрачных средствах, который включает, например, жидкой проанализированную подаче, котор нужно визуализировать и. Его можно также использовать для того чтобы произвести контуры представляя форму поверхности.

41. Дифракция. -явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн. Дифракция тесно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как частный случай интерференции (интерференция вторичных волн).Дифракция волн наблюдается независимо от их природы и может проявляться:1)в преобразовании пространственной структуры волн. В одних случаях такое преобразование можно рассматривать как «огибание» волнами препятствий, в других случаях — как расширение угла распространения волновых пучков или их отклонение в определённом направлении;2)в разложении волн по их частотному спектру;3) в преобразовании поляризации волн;4)в изменении фазовой структуры волн.

42. Принцип Гюйгенса – Френеля. Явление дифракции было объяснено в сер. 19 в. Френелем, который в принцип Гюйгенса внес одно слово, что вторичные волны когерентны.Принцип Гюйгенса-Френеля:a) каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн;b) огибающая этих вторичных волн дает положение фронта волны в следующий момент времени;

c) результирующая волна является суммой вторичных волн, которые складываются в соответствии с законом интерференции.

Метод зон Френеля.

Пусть имеется источник S, который является точечным. В какое-то время фронт волны – сфера. Разобьем поверхность волнового фронта таким образом, чтобы расстояние от края соседней зоны изменялось на .Амплитуда результирующих колебаний в точке Р равна: А=А1-А2+А3-…Величина А зависит от площади i-ой зоны и угла между внешней нормалью к поверхности зоны в какой-либо ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку Р.Если площадь всех зон одинакова, то амплитуда волны, испускаемой каждой точкой, тоже одинакова, но в т.Р волна от каждой соседней зоны приходит с убывающей амплитудой. Амплитуды образуют арифметическую прогрессию, члены которой убывают: Е=Е1-Е2+Е3-..Знаки ‘+’ и ‘-’ потому что рядом находящиеся зоны находятся в противофазе.В световой волне действие всего бесконечного сферического волнового фронта эквивалентно действию половины волны первой зоны Френеля. Отсюда следует закон прямолинейного распространения света. .

44. Метод векторных диаграмм. Амплитуду волны в точке наблюдения можно рассчитывать на основе графического метода векторных диаграмм сложения одинаково направленных когерентных колебаний, возбуждаемых в этой точке всеми элементарными источниками вторичных волн. В пределах каждой зоны Френеля угол а между внешней нормлью к фронту и направлением в точку наблюдения, а также расстояние r доточки наблюдения изменяются крайне незначительно. Поэтому векторная диаграмма соответствующая одно зоне, имеет вид, близкий к полуокружности. Результирующая амплитуда вторичных волн от всех элементарных участков зоны равна диаметру этой полуокружности.
Результирующая амплитуда Аi вторичных волн от i-й зоны прямо пропорциональна площади этой зоны. Для равновеликих по площади зон (рис. 3) амплитуда Ai уменьшается по мере увеличения номера i зоны благодаря возрастанию угла а и расстояния r:A1>A2>A3>… В этом случае векторная диаграмма для системы зон имеет вид медленно

скручивающейся спирали.

Спираль Корню

Вектор А0 изображает колебание в точке P, в отсутствие какого-либо препятствия (невозмущенная волна). Вектор А изображает колебание для случая, когда открыты две правых и одна левая зоны Френеля. При дифракции на одномерном препятствии плоскость экрана также может быть разбита на зоны Френеля. Принцип построения поло-скообразных зон Френеля такой же, что и в случае кольцевых зон, однако, следует различать левые и правые зоны Френеля. Каждой зоне Френеля соответствует полувиток на векторной диаграмме. С помощью спирали Корню удается получить простое наглядное решение при дифракции волн на щели, на краю экрана и в ряде других случаев.

46. Дифракция в параллельных лучах. Тип дифракции, при котором дифракционная картина образуется параллельными пучками, называется дифракцией Фраунгофера. Параллельные лучи проявятся, если источник и экран находятся в бесконечности. Практически используется две линзы: в фокусе одной – источник света, а в фокусе другой – экран.

47 Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.Виды решёток:1) Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение ведется в отражённом свете. 2) Прозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном экране), наблюдение ведется в проходящем свете. Условия нтерференционных максимумов дифракционной решётки, наблюдаемых под определёнными углами, имеют вид: d sina=kл. d — период решётки,α — угол максимума данного цвета, k — порядок максимума, то есть порядковый номер максимума, отсчитанный от центра картинки,λ — длина волны.