Главная > Физика > Оптика спеклов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ДИФФУЗНЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ ФОТОРЕГИСТРАЦИИ СПЕКЛ-СТРУКТУРЫ

§ 1. Поперечное смещение диффузного объекта. Случай, когда смещение больше диаметра пятна спекл-структуры [143]

Исследуемый объект освещают лазером и в плоскости А наблюдают его изображение, формируемое объективом О (рис. 93). Для простоты предположим, что объект А состоит из двух частей Часть остается неподвижной, а смещается только часть Это ни в коей мере не уменьшит общности наших выводов. Мы рассматриваем случай поперечного смещения: следовательно, часть смещается в направлении, перпендикулярном оптической оси объектива О. Изображение регистрируют на фотопластинке два раза — сначала до смещения а потом — после. Между экспозициями фотопластинку перемещают в ее плоскости на небольшую величину в произвольном направлении. При этом в области регистрируют две идентичные спекл-структуры, сдвинутые одна относительно другой на величину Поскольку часть смещается между двумя экспозициями, в области регистрируют иную картину. Если смещение части представляет собой простое поступательное перемещение, то в области будут наблюдаться две идентичные спекл-структуры, смещенные одна относительно другой на величину, отличную от После проявления изображение полученное на негативе, наблюдают, пользуясь обычной схемой, изображенной на рис. 94, которая аналогична схеме рис. 81. В этой схеме негатив освещается параллельным пучком, идущим от обычного монохроматического источника, например от ртутной лампы с фильтром. Объектив формирует изображение негатива в плоскости . В фокальной плоскости объектива область создает прямолинейные интерференционные полосы, расстояние между которыми равно (гл. 4, § 2). Область же создает интерференционные полосы, ориентация которых зависит от направления ее перемещения, а расстояние между которыми уже не равно Помещая в фокальную плоскость диафрагму, содержащую щель, таким образом, чтобы щель совпала с нулевым минимумом интерференционных полос, создаваемых областью можно устранить изображение области Так как интерференционные полосы,

создаваемые областью не совпадают с предыдущими, свет от области Да проходит через щель и формирует на выходе схемы ее изображение . В результате в плоскости наблюдают высококонтрастное изображение той части объекта А, которая претерпела смещение. Те же области объекта, которые остались неподвижными, стали невидимыми.

Рис. 93. Определение поперечных смещений диффузного объекта А.

Мы рассмотрели простой пример, когда одна часть объекта остается неподвижной, а другая смещается. Разумеется, полученный результат носит общий характер и рассматриваемый метод позволяет обнаруживать все те области объекта, которые сместились или деформировались. При использовании двух экспозиций фильтрующая щель должна быть узкой, что снижает качество изображения в плоскости

Рис. 94. Пространственная фильтрации негатива полученного в схеме рис. 93.

Как было показано ранее (гл. 4, § 3, 4; гл. 6, § 4), выгодно регистрировать три изображения объекта с отношением экспозиций Это можно сделать либо за три экспозиции, либо за две, если использовать двулучепреломляющую систему (гл. 4, § 4). Для проведения количественного исследования можно рассматривать отдельные точки, как показано на рис. 95 [6]. В этом случае, вместо того чтобы наблюдать изображение негатива исследуют интерференционные полосы в фокальной плоскости объектива О, помещая с этой целью рядом с негативом диафрагму с отверстием Ориентация интерференционных полос и расстояние между ними будут изменяться при изменении положения отверстия Т.

Благодаря этому можно измерить направление и величину смещения различных участков исследуемого объекта.

Подчеркнем, что такой метод применим только тогда, когда смещение объекта в плоскости изображения больше диаметра пятна спекл-структуры. Действительно, предположим, что в опыте, показанном на рис. 93, мы сделали только одну экспозицию. Тогда будет зарегистрирована одна спекл-структура, пространственный спектр которой можно наблюдать затем, пользуясь схемой, приведенной на рис. 94. Эта спекл-структура представляет собой систему небольших пятен, самые малые из которых имеют диаметр порядка ширины главного максимума дифракционной картины, создаваемой апертурой объектива О, который использовался для регистрации спекл-структуры.

Рис. 95. Наблюдение пространственного спектра негатива И при помощи помещенного рядом с ним экрана с отверстием.

Следовательно, на фотопластинке зарегистрированы пятна с наименьшими диаметрами порядка На схеме рис. 94 практически весь дифрагированный свет будет содержаться в конусе с углом Чтобы наблюдать интерференционные полосы в случае, когда делают двойную экспозицию, необходимо, чтобы период интерференционных полос был достаточно малым, т. е. чтобы первый нуль этих полос находился внутри конуса дифрагированного света. Если смещение объекта, пересчитанное в плоскость изображения А, т. е. в плоскость равно то первый нуль находится в направлении, образующем с осью угол, равный Интерференционные полосы будут видны, если этот угол будет меньше половинного угла а при вершине конуса, в который дифрагирует свет, т. е. если Отсюда следует, что смещение в плоскости изображения должно быть больше диаметра пятна спекл-структуры. В то же время смещение не должно быть слишком большим, так как иначе интерференционные полосы будут очень частыми и их ширина будет соизмерима с размерами изображения источника, находящегося в точке на рис. 94. Для каждой схемы легко определить границы допустимых смещений, в пределах которых целесообразно проводить измерения.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление