Настройка микроинтерферометра

1. Включите лампу 12 и положите испытуемую деталь 11 на столик прибора исследуемой поверхностью вниз (к объективу) (рис. 11). Для настройки правильного освещения необходимо обратиться к лаборанту.

 

 

Рис. 11

 

2. Поверните рукоятку 2 так, чтобы отгравированная на ней стрелка расположилась вертикально, и с помощью микрометрического винта 4 сфокусируйте интерферометр на исследуемую поверхность (получите ее резкое изображение).

3. Поворотом рукоятки 2включите головку объектива 5 (стрелка на рукоятке должна расположиться горизонтально); при этом в поле зрения должны быть видны интерференционные полосы (аналогичные изображенным на рис. 10).

4. С помощью микрометрического винта 1 добейтесь наиболее резкого изображения полос и такого положения, при котором в поле зрения будут видны одновременно изображение контролируемой поверхности и интерференционная картина.

5. Для получения бóльшей контрастности полос рекомендуется поворотом кольца 7 несколько уменьшить отверстие апертурной диафрагмы.

6. Необходимый для работы интервал между полосами интерференционной картины установите вращением головки винта 3 вокруг собственной оси.

7. Поворотом винта 3 вокруг оси головки объектива 5 установите интерференционные полосы перпендикулярно штриху (исследуемой царапине) на испытуемой поверхности.

8. Для работы с монохроматическим светом включите один из светофильтров сдвинув пластину 6 до упора.

3.2. Измерение с помощью винтового окулярного микрометра
и обработка результатов

Оценка качества полированной поверхности производится по результатам ряда измерений, выполняемых с помощью окулярного микрометра. Перед началом измерений следует, поворачивая окулярный микрометр 8 вокруг своей оси, выставить его так, чтобы подвижный индекс, состоящий из двух рисок, совпал с направлением интерференционных полос (в неискривленной их части) (рис. 12).

 

Рис. 12

Затем для определения высоты или глубины одной из находящихся в поле зрения микроинтерферометра неровностей, выполните следующие операции:

а) измерьте интервал между интерференционными полосами d;

б)измерьте высоту изгиба полосы D N;

в) вычислите глубину или высоту неровности h по формуле

, (20)

где среднее значение длины волны используемого освещения: для белого света (в отсутствии светофильтра) принимается 0,54 мкм., в случае желтого светофильтра – 0,59 мкм., а в случае зеленого светофильтра – 0,55 мкм.

Для определения интервала между интерференционными полосамиивысоты их изгибаперекрестие в поле зрения окулярного микрометра совместите с серединой одной из темных полос, а затем по неподвижной шкале в поле зрения и по барабану микрометрического винта произведите отсчет величины . Полные миллиметры отсчитываются по шкале, десятые и сотые доли миллиметра – по барабану винта. Вращая барабан микрометрического винта, совместите перекрестие с серединой соседней темной полосы и про­изводите отсчет величины , а затем на­ведите перекрестие на вершину изгиба этой полосы и произведите от­счет величины . По формулам

, (21)

(22)

вычислите интервал между интерференционными полосами и высоту изгиба. Локальную глубину неровности определите по формуле (20).

 

Таблица 2

№ цара- пины	№ изме-рения	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мкм	, мкм	, мкм

 

Пункты «а», «б» и «в» для одной и той же царапины следует повторить еще два раза, выбирая в качестве начальной каждый раз другую интерференционную линию. Среднее значение глубины выбранной неровности найдите путем усреднения

, (23)

где - измерений, выполненных для -ой царапины.

Все измеренные и вычисленные величины занесите в табл. 2.

Перемещая столик с образцом винтами 9 и 10, (см. рис. 11), в по­ле зрения окулярного микрометра введите другую неровность и для нее произведите описанные выше измерения и расчеты.

Для получения усредненного значения неровности по всей исследуемой поверхности

(24)

необходимо найти среднюю высоту или глубину как минимум трех неровностей на этой поверхности. В формуле (24) - число исследованных царапин.

Получив значение , определите класс шероховатости поверхности по табл. 3, в которой приведены предельные значения для пяти классов шероховатости поверхности по ГОСТ 2789–73.

Таблица 3

Класс шероховатости
, мкм	0,5–0,8	0,25–0,5	0,12–0,25	0,06–0,12	до 0,06

Примечания:

Если царапина имеет глубину h за пределами классов 10–14, то прибор МИИ-4 измерения не выполнит.

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
НА КОМПЬЮТЕРНОМ ИМИТАТОРЕ

1. На экране монитора в меню «Физическая лаборатория», подведя курсор и щелкнув левой кнопкой мыши, откройте раздел «Оптика и квантовая физика». Затем этой же кнопкой выберите лабораторную работу «Исследование качества полированной поверхности с помощью микроинтерферометра Линника» и, подведя курсор, активируйте клавишу «Выполнить». При этом откроется окно с изображением и описанием имитируемого прибора. Ознакомившись с прибором, активируйте левой кнопкой мыши клавишу «Выполнить» и войдите в окно с изображением поля зрения окулярного микрометра, вспомогательного рисунка и таблицы, в которую компьютерная программа будет заносить результаты измерений.

2. Выберите в поле зрения окулярного микрометра одну из царапин.

3. Совместите перекрестие окулярного микрометра с центральной линией любой темной интерференционной полосы этой царапины (в пределах неискривленного участка линии, т.е. выше или ниже изгиба). Управляйте перекрестием с помощью стрелок клавиатуры.

4. Нажав кнопку «Записать», занесите значение в экранную таблицу.

5. Переместите перекрестие на соседнюю центральную линию и, нажав кнопку «Записать», занесите значение в экранную таблицу.

6. Перемещая перекрестие вверх или вниз, а затем вправо или влево наведите его на вершину изгиба этой линии. Нажмите кнопку «Записать», и занесите значение в экранную таблицу.

7. Повторите п.п. 3-6 еще два раза, выбирая в качестве начальной линии каждый раз центральную линию другой темной интерференционной полосы. Результаты измерений перенесите с экранной таблицы в табл. 2 тетради.

8. Нажмите кнопку «Новый опыт» и, выбрав в поле зрения окулярного микрометра новую царапину, повторите п.п. 3-7 с тем, чтобы получить девять наборов параметров , и для трех царапин.

9. Используя формулы (21), (22), (20) и (23) вычислите значения локальных интервала между интерференционными полосами , высоты изгиба , глубины царапины , а также среднее значение глубины каждой из трех исследованных царапин .

10. По формуле (24) вычислите усредненное значение глубин царапин по всей исследуемой поверхности , а результаты всех вычислений занесите в табл. 2.

11. Используя полученное значение и данные табл. 3 определите класс шероховатости исследованной поверхности.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое электромагнитная волна?

2. Какими физическими величинами характеризуются электромагнитные волны? Укажите их единицы измерения.

3. Что представляет собой световое излучение?

4. Запишите закон изменения напряженности электрического и напряженности магнитного полей в электромагнитной волне.

5. Каким соотношением связаны мгновенные значения напряженностей электрического и магнитного полей?

6. Чему равна фазовая скорость электромагнитных волн?

7. Что такое вектор Умова-Пойнтинга? Как он направлен?

8. Изобразите графически электромагнитную волну и покажите направления векторов напряженности электрического поля, напряженности магнитного поля, скорости волны. Как связаны между собой направления векторов , , и ?

9. В чем заключается явление интерференции света?

10. Что такое интерференционное поле?

11. Что такое интерференционная картина?

12. Какие волны называются когерентными?

13. Опишите методы получения когерентных световых пучков (опыт Юнга, зеркало Ллойда, зеркала Френеля, бипризма Френеля).

14. Запишите и сформулируйте условия максимума и минимума интерференционной картины.

15. Чему равна разность фаз в случаях максимума и минимума интерференционной картины?

16. Что представляют собой геометрическая и оптическая разности хода волн?

17. Что такое интерферометр? Каков принцип работы интерферометра?

18. Почему на поверхности с дефектами интерференционные полосы искривляются?

19. Опишите порядок выполнения работы.