Интерферометр

Интерферометр — измерительный прибор, в котором используется явление волн. Применяются интерферометры для звуковых и электромагнитных волн: оптических (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра) и радиоволн различной длины. Принцип действия всех интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн, а также тем, что какая величина непосредственно измеряется.

Принцип действия интерферометра

Пучок света с помощью выбранного 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. .

Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

Интерферометр в астрономии

Интерферометры широко используются в астрономии для создания телескопов с высоким разрешением. Они позволяют заменить телескоп с большой апертурой (которая необходима для получения высокого разрешения) на решётку телескопов с меньшими апертурами, соединёнными по принципу интерферометра.

Радиоинтерферометр

Фронт электромагнитной волны, излучённой далёкой звездой, вблизи Земли можно считать плоским. В случае самого простого интерферометра, состоящего из двух антенн, разность хода лучей, пришедших на эти две антенны будет равна

$\Delta = B \sin \alpha$,

где $\Delta$ — разность хода лучей;

B — расстояние между антеннами; $\alpha$ — угол между направлением прихода лучей и нормалью к линии, на которой расположены антенны.

Таким образом при $\alpha = 0$ волны, пришедшие на обе антенны суммируются в фазе. В противофазе волны первый раз окажутся при

$\Delta = \frac {\lambda} {2}$

$\alpha = \arcsin {\frac {\lambda} {2B}}$,

где $\lambda$ — длина волны.

Следующий максимум будет при $\Delta = {\lambda}$, минимум при $\Delta = {2 \lambda} / {2}$ и т. д.

Таким образом получаем многолепестковую диаграмму направленности (ДН), ширина главного лепестка которой при $\lambda$ равна $\frac \lambda B$.

При большем количестве периодически расположенных антенн ширина главного максимума будет определяться отношением длины волны к расстоянию между крайними антеннами, а расстояние до боковых максимумов — отношением двух длин волн к расстоянию между соседними антеннами, то есть с увеличением количества антенн боковые максимумы будут отдаляться от главного. Как правило, антенны интерферометра делают направленными, понижая уровень боковых лепестков диаграммы направленности интерферометра за счёт ДН отдельных антенн.

Антенны соединяют через фазовращатели, управляя которыми, можно изменять направление главного максимума ДН интерферометра.

См. также

• Интерферометр Майкельсона
• Нанотехнология
• Метрология
• Нанотехнология и нанометрология

Ссылки

• Подробнее о принципе действия радиоинтерферометра