Интерферометры и их применение. Понятие об интерференционном микроскопе.

Интерферометрами называются измерительные или контрольные приборы, основанные на интерференции света. Они применяются в области точных измерений, например, для измерения длин волн спектральных линий, эталонов длины и т.д.

Интерференционным называют такой микроскоп, в котором свет разделяют на две части: одна часть проходит через объект, а другая – через окружающую среду. В связи с разницей показателей преломления объекта и среды лучи приобретают разность хода. Перед окуляром они вновь соединяются и интерферируют между собой. В результате между объектом и средой образуется световой контраст при монохроматическом свете или объект наблюдается окрашенным при освещении его белым светом.

На рисунке 2 изображена принципиальная схема интерферометра Майкельсона, который относится к группе двухлучевых, так как световая волна в нем раздваивается и обе ее части, пройдя разный путь интерферируют.

Луч 1 монохроматического света от источника S падает под углом 45⁰ на плоскопараллельную стеклянную пластинку А, задняя поверхность которой полупрозрачна, так как покрыта очень тонким слоем серебра. В точке О этот луч расщепляется на два луча 2 и 3, интенсивность которых приблизительно одинакова.

Луч 2 доходит до зеркала 1, отражается, преломляется в пластине А и частично выходит из пластины - луч 2`. Луч 3 из точки О идет к зеркалу ïï, отражается, возвращается к пластине А, где частично отражается - луч 3'. Лучи 2`.и 3'., попадающие в глаз наблюдателя, когерентны, их интерференция может быть зарегистрирована.

Сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа, получившее название интерференционного микроскопа, используют в биологии и медицине для измерения показателя преломления, концентрации сухого вещества и толщины прозрачных микрообъектов. Принципиальная схема интерференционного микроскопа показана на рисунке 3. Луч света, как и в интерферометре, в точке А раздваивается, один луч проходит через прозрачный микрообъект М, а другой - вне его. В точке Д лучи соединяются и интерферируют, по результату интерференции судят об измеряемом параметре.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля.

Дифракцией света называют явление отклонения света от прямолинейного распространения. Возможность наблюдения дифракции зависит от соотношения длины волны и размеров неоднородностей.

Принцип Гюйгенса - Френеля. Согласно Гюйгенсу: каждая точка волновой поверхности, которой достигла в этот момент волна, является центром элементарных вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени. Френель дополнил это положение Гюйгенса, введя представлением о когерентности вторичных волн и их интерференции. В таком обобщенном виде эти идеи получили название принципа Гюйгенса - Френеля. Для того, чтобы определить результат дифракции в некоторой точке пространства, следует рассчитать согласно принципу Гюйгенса - Френеля, интерференцию вторичных волн, попавших в эту точку от волновой поверхности

Соотношение между шириной щели и длиной волны на возможность наблюдения дифракционной картины для первых минимумов, которые ограничивают центральную светлую полосу имеет вид: sin a = ± l/ а, где а –ширина щели, a - угол образованный направлением падающего пучка и нормалью к решетке.

Отсюда имеем | sin a | ³ 1. Это означает, что при a £ l, вместо системы максимумов и минимумов весь экран слабо освещен.

Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.

Дифракционная решетка - оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга щелей.

Дифракционную решетку можно получить нанесением непрозрачных царапин (штрихов) на стеклянную пластину. Суммарную ширину щели a и промежутка b между щелями называют постоянной или периодом решетки: c = a + b

Пусть на решетку нормально падает плоскопараллельный пучок когерентных волн, то вторичные волны идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину. Выберем некоторое направление вторичных волн под углом a относительно нормали к решетке. Лучи, идущие от крайних точек двух соседних щелей, имеют разность хода, равную с· sin a. Если это разность хода кратна целому числу длин волн, то при интерференции возникнут главные максимумы, для которых выполняются условия: (1) с · sin a = ± kl; где k=0,1,2,3… - порядок главных максимумов. Они располагаются симметрично относительно центрального (k=0, a =0). Равенство (1) является основной формулой дифракционной решетки. Между главными максимумами образуются минимумы (добавочные), число которых зависит от числа всех щелей решетки. Между любыми двумя соседними главными максимумами наблюдается N –1, удовлетворяющих условию: с· sin a = ± (N +1)l/ N, ± (N +2)l/ N; ± (2N -1)l/ N;

При падении на решетку белого или иного немонохроматического света каждый главный максимум, кроме центрального, окажется разложенным в спектр. В этом случае k указывает порядок спектра. Таким образом, решетка, как и щель, является спектральным прибором, поэтому для нее существенны характеристики, которые позволяют оценить возможность различения (разрешения) спектральных линий.

Разрешение спектральных линий количественно оценивается разрешающей способностью, равной отношению длины волны к наименьшему интервалу длин волн, которые еще могут быть разрешены: R=l/Dl. R = kN – разрешающая способность дифракционной решетки тем больше, чем больше порядок k спектра и число N штрихов.

Понятие о голографии и ее применение в медицине.(Ремезов, С.435 - 438).

Голография – метод записи и восстановления изображения, основанный на интерференции и дифракции волн. Голография позволяет фиксировать и воспроизводить более полные сведения об объекте с учетом амплитуд и фаз волн, рассеянных предметом. Регистрация фазы возможна вследствие интерференции волн. С этой целью на светофиксирующую поверхность посылают две когерентные волны: опорную, идущую непосредственно от источника света или зеркал, которые используются как вспомогательные устройства, и сигнальную, которая появляется при рассеянии (отражении) части опорной волны предметом и содержит соответствующую информацию о нем. Интерференционную картину, образованную сложением сигнальной и опорной волн и зафиксированную на светочувствительной пластинке, называют голограммой. Для восстановления изображения голограмму освещают той же опорной волной.

При восстановлении изображении можно изменить длину опорной волны. Так, например, голограмму, образованную невидимыми электромагнитными волнами (ультрафиолетовыми, инфракрасными и т.п.), можно восстановить видимым светом.

В медицине голографию применяют как метод интроскопии или внутривидения, основанный на зависимости условий отражения и поглощения электромагнитных волн телами, в частности, от длины волны.

Еще одно приложение голографии в медицине связано с голографическим микроскопом. Его устройство основано на том, что изображение предмета получается увеличенным, если голограмму, записанную с плоской опорной волной, осветить расходящейся сферической волной.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: