интерференционный метод исследования

Рис. 1. Принципиальная схема установки.

интерференцио́нный ме́тод иссле́дования — один из основных оптических методов исследования течений. Характерные особенности И. м. и.: а) использование в интерференционных приборах двух когерентных (способных интерферировать) световых пучков, один из которых (рабочий) просвечивает изучаемое пространство и содержит информацию о потоке, другой (опорный) остаётся невозмущённым и создаёт в плоскости экрана (фотопленки) когерентный фон; б) обязательное оптическое сопряжение изучаемой области потока с экраном. В И. м. и. наиболее распространены интерферометры Рождественского и Маха—Цендера. Оптическая схема типичного для аэродинамического эксперимента интерферометра Маха—Цендера приведена на рис. 1. Световой пучок от внешнего монохроматического источника разделяется полупрозрачным зеркалом на два когерентных пучка (опорный и рабочий). При отсутствии возмущений в потоке взаимодействие световых пучков c плоскостью экрана образует интерференционную картину в виде регулярной решётки с чередующимися тёмными и светлыми полисами (рис. 2, область 2). Изменения фазы сотовой волны в рабочем пучке, вызываемые возмущенным потоком, приводят к смешению m интерференционных полос в плоскости экрана (рис. 2, области 4,5). В случае двумерного потока это смещение равно m = lΔn/λ, где Δn — изменение показателя преломления, l — геометрическая длина пути рабочего пучка в возмущенной зоне, λ — длина световой волны источника. Изменении плотности Δρ среды в этом случае вычисляется из уравнения kΔρl, где k — так называемый коэффициент Гладстона—Дейла, характеризующий способность преломления света данным веществом. Разработана методика определения Δρ для осесимметричных и трёхмерных потоков. Известны интерферометры других типов. Основное различие между ними заключается в методике создания когерентного фона в плоскости экрана и формы опорной световой волны. C 1970-х гг. в И. м. и. всё более широкое применение находят голография, лазеры, их пользование существенно расширяет возможности интерферометрии. И. м. и. обладает высокой чувствительностью; рабочий диапазон интерферометров зависит от диапазона измеряемых смещений m, характеристик источника света и др. Качество интерференцированных изображений определяется контрастом интерференцированных полос, на значение которого влияют характеристики источника света, качество юстировки интерферометра и оптических элементов схемы. Существенно расширяет возможности и повышает качество И. м. и. использование в качестве источника света лазера (рис. 3). Погрешность определения Δρ зависит от точности измерения смещений m, рефракции среды в рабочей зоне и вне её. В зависимости от режима течения погрешность может изменяться от 1 до 17%. Чем больше изменение плотности Δρ в потоке, тем точнее можно измерить её значение. И. м. и. наиболее широко применяют в аэродинамических трубах с транс- и сверхзвуковыми потоками.

Литература:
Физические измерения в газовой динамике и при горении, пер. с англ., М., 1957.

В. А. Яковлев.

Рис. 2. Интерференционная картина сверхзвукового потока.

Рис. 3. Интерференционная картина обтекания тела сверхзвукового потока.