Эта группа приборов предназначена для высокоточного измерения весьма малых расстояний. Такие приборы используются для компарирования мерных приборов, создания эталонов, высокоточного и точного смещений объектов и весьма малых скоростей перемещений.
Интерферометр - это прибор, в котором производится пространственное разделение двух световых лучей и создание между ними разности хода с целью получения интерференционной картины, по которой и определяют измеряемую величину.
В 1960 г. в качестве эталона единицы длины приняли длину волны излучения оранжевой линии изотопа криптона с массовым числом 86 (86Kr), равную 6067, 8021 • 10-10 м. Погрешность ее воспроизведения составляет 5 • 10-15 м или в относительной форме - 10-8. В вакууме в 1 м укладывается 1650763, 73 длин волн этого излучения.
В интерферометре Майкельсона пучок лучей от источника излучения (лазера) делится полупрозрачной пластиной А на два одинаковых (1 и 2), которые под прямыми углами падают на зеркала З1 и З2, отражаются от них в обратном направлении и после прохождения через пластину А (пластина В используется для компенсации разности хода лучей 1 и 2) попадают на экран. Если между пучками лучей 1 и 2 существует разность хода, то они интерферируют между собой, образуя на экране Э систему колец или полос. Перемещение полос интерференционной картины вызывается смещением одного из зеркал. При смещении зеркала на половину длины волны интерференционная картина сдвигается на одну полосу. Зная длину волны излучения и число переместившихся полос, можно определить общее смещение зеркала.
Рис. 1. Схемы интерферометров.
Предположим, что в качестве источника излучения используется He-Ne лазер с длиной волны 0, 6328 мкм. Считаем, что точность регистрации смещения полосы равна 0, 1 от расстояния между полосами. Смещение на половину длины волны, т. е. на 0, 3164 мкм (0, 0003164 мм) вызовет смещение на 1 полосу с точностью регистрации 0, 03164 мкм = 0, 00003164 мм. Пусть такое перемещение совершается за 1 с, тогда за 1 час общее смещение составит примерно 0, 114 мм, за сутки - 2, 7 мм. Следует отметить, что такая скорость перемещения зарегистрируется прибором весьма быстро. Т. е. оперативно можно получить информацию о состоянии объекта. Обычными методами такую информацию получить проблематично.
Интерферометр Фабри-Перо содержит непрозрачное (З3) и полупрозрачное (ППЗ) зеркала. Интерференционная картина в нем создается за счет многократных переотражений входящего светового пучка. В качестве источника излучения используется He-Ne лазер.