Принципы интерферометрии и голографических исследований

Интерференция основана на сложении векторов когерентных электромагнитных волн, что приводит к пространственно неоднородному распределению энергии суммарного электромагнтного поля.

Голография (от греческого holos – полный и gramma – запись) фиксирует совокупность волновых параметров: частоту, амплитуду и фазу.

Это возможно благодаря интерференционной картине, получаемой при наложении отражённого от объекта излучения и опорного сигнала.

Схема записи голограммы:

.

При сложении двух когерентных волн складываются их поля, а не интенсивности.

Интенсивность излучения пропорциональна квадрату амплитуды:

, или

Из (23.1) следует, что интенсивность результирующего колебания максимальна, если ∆φ = 2πm, где m – любое целое число. Эта разность фаз соответствует максимуму интерференционной картины.

Если ∆φ= 2π(m+1/2), где m – любое целое число, то наблюдаются минимумы интерференционной картины.

Чтобы охарактеризовать интерференционную картину используется понятие оптической разности хода:

,

Здесь х – расстояние.

Если ΔL=mλ, где m – порядок интерференции, то наблюдается максимум интерференционной картины. В этом случае ∆φ=2π, тогда

I=I₁+I₂+ 2 I₁I₂.

Если ΔL=(2m+1)λ/2, то наблюдается минимум, тогда

I=I₁+I₂ - 2 I₁I₂.

В общем случае разность фаз сигналов:

Показатель преломления зависит от ряда факторов, например, от электрических и магнитных полей. Влияние магнитного поля на показатель преломления называется магнитооптическим эффектом. Зависимость показателя преломления от электрического поля называется электрооптическим эффектом.

Принципы интерферометрии определяются связью параметров внешнего воздействия с показателем преломления n₂, от которого зависит вид интерференционной картины. Варианты внешних воздействий на интерференционный датчик:

a. Механическое:

n = f(p),

где р – механическое напряжение.

b. Электрооптический эффект:

n = f (E_внеш.).

c. Магнитооптический эффект:

n = f (B).

На аналогичных принципах построены голографические исследования. В случае голографических исследований параметрами, определяющим оптическую разность хода опорного и контролируемого лучей, являются пространственные неоднородности среды (например, элементы микроструктуры объекта).

Расшифровывая голографическую картину, вид которой определяется оптической разностью хода, которая, в свою очередь зависит от параметров объекта, добывается информация о микроструктуре объекта.