Интерферометр Кёстерса

Важной задачей прикладной оптики и оптической промышленности является измерение абсолютных значений длин волн и относительных измерений концевых мер длины^[2]. Концевые меры представляют собой меры длины с постоянным расстоянием между двумя параллельными измерительными плоскостями. Концевые меры иногда называют плитками Иогансена, который продемонстрировал возможности составления блоков из концевых мер методом притирания на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. С 30-х годов XX века концевые меры выпускались в СССР (первые два интерферометра Кёстерса были смонтированы и запущены под руководством профессора М. Ф. Романовой во ВНИИМ, а затем усовершенствовались В. П. Линником). Концевые меры служат для передачи государственного эталона до изготавливаемых изделий. С их помощью настраивают станки, приборы, устройства для разметки, и др.^[3].

Интерферометр Кёстерса является модификацией интерферометра Майкельсона, к которому добавлен призменный монохроматор^[4]. Оптическая схема интерферометра Кёстерса и видимые в его окуляре интерференционные картины в виде полос равной толщины на зеркале и пластинке показаны на рисунке. Здесь ${\displaystyle L}$ — источник излучения, ${\displaystyle {{\ce {S_1}}}}$ и ${\displaystyle {{\ce {S_2}}}}$ — щели монохроматора, ${\displaystyle P_{1}}$ — полупрозрачная плоскопараллельная пластинка, ${\displaystyle P_{2}}$ — прозрачная плоскопараллельная пластинка, ${\displaystyle M_{1}}$ и ${\displaystyle M_{2}}$ — зеркала, ${\displaystyle A}$ — диспергирующая призма, ${\displaystyle K}$ — концевая мера. В случае замены плоских зеркал отражающими тетраэдрами с помощью интерферометра Кёстерса можно измерять углы с точностью до 10⁻⁶ рад. Точность обычного интерферометра Кёстерса составляет примерно ${\displaystyle \thickapprox 0,025}$ мкм. Если в качестве источника использовать лазер, то, при стабилизации частоты лазера порядка ${\displaystyle 2\cdot 10^{-9}}$, можно измерять длины концевых мер длиной до ${\displaystyle 10}$ м^[5][6].

Столик с концевой мерой может перемещаться, так что при сравнении эталонной, концевой и измеряемой штриховой мерами положение нулевого штриха штриховой меры фиксируется, перемещением каретки с концевой мерой добиваются равенства длин путей обоих пучков лучей, образовавшихся при отражении света от поверхности концевой меры и зеркала. Затем перемещением зеркала добиваются равенства длин оптических путей обоих пучков лучей, образовавшихся при отражении света от зеркала и поверхности концевой меры. В этом случае перемещение зеркала равно расстоянию до объекта.