В статье «Интерференционные тайны природы» (см. «Наука и жизнь» № 1, 2008 г.) были приведены схемы наиболее известных типов оптических интерферометров. Интерферометр — очень распространённый физический инструмент для чрезвычайно точного измерения очень малых смещений, расстояний и скоростей, для поверки точности изготовления поверхностей оптических деталей. В заметке описана ещё одна неизвестная ранее схема для точных физических измерений, более простая по сравнению с обычно используемыми для этой цели различными модификациями интерферометра Майкельсона. Она содержит всего два оптических элемента — трёхгранную призму и уголковый отражатель. Призма выполняет функции разделения и совмещения пучков, исключая необходимость иметь опорный отражатель в схеме интерферометра.

Интерферометр Майкельсона. Луч света от источника L расщепляется на два полупрозрачным зеркалом Р₁.

Интерферометр на двух призмах имеет чрезвычайно простую конструкцию.

Главное условие работоспособности интерферометра – правильное соотношение углов призмы.

Интерференционные полосы равного наклона в форме колец, возникающие при сложении лучей, идущих под одинаковыми углами, то есть с одинаковым наклоном к передней грани призмы.

Предлагаемая схема изображена на рисунке. Излучение лазера, падающее на центр грани 1 призмы, частично отражается к приёмнику, образуя опорный пучок, а частично проходит в призму. Прошедшее в призму излучение преломляется, выходит из грани 2 и направляется к удалённому уголковому отражателю 3. Отражённый пучок возвращается в призму параллельно прямому пучку; при правильной юстировке они симметричны относительно оси ОО¹, так что возвращённый пучок попадает на грань 4 призмы в точку, симметричную точке 2, преломляется и выходит из передней грани призмы в том же направлении, что опорный пучок. Опорный и дистанционный пучки могут быть разведены или сведены небольшим перемещением точки падения входного луча лазера на призму. Интерференционная картина образуется, как всегда, при совмещении пучков и регистрируется фотоприёмником.

Поскольку коэффициент отражения света от оптического стекла составляет примерно 4 %, дистанционный пучок имеет гораздо большую интенсивность, чем опорный, но её уменьшают введением нейтрального светофильтра переменной плотности, уравнивая интенсивности обоих пучков.

Чтобы выходящий из призмы на дистанцию луч был параллелен оси ОО', необходимо, чтобы угол выхода θ был равен боковым преломляющим углам γ. Это выполняется только при определённом угле падения i входного луча на призму. Расчёт показывает, что его величина для призмы с любыми значениями углов γ можно найти по формуле

а для равносторонней призмы ( γ = 60^о ) — по формуле

где n — показатель преломления стекла. Например, для призмы из крона (n = 1,5) получаем i = 38^о 52'.

Для проверки работоспособности предлагаемой схемы был собран макет интерферометра. Источником излучения служил гелий-неоновый лазер ЛГ-78, в качестве призмы использовалась 60-градусная призма из крона К8. Интерференционная картина проецировалась линзой на экран. После надлежащей установки лазера юстировка интерферометра была настолько проста и легка, что без труда позволила настроить прибор на кольца равного наклона.

№7, 2008