Под порядком интерференции понимают число

, (3)

где n_в - показатель преломления воздуха между пластинами; D - расстояние между отражающими поверхностями; Θ - угол отражения; φ - сдвиг фазы. Ось линзы (см. рис. 1) выставляют перпендикулярно к пластинам, поэтому освещенные полосы, соответствующие целым значениям т для излучения, прошедшего в направлении нормали к пласти­нам, имеют вид окружностей с общим центром в фокусе линзы. В этой центральной точке порядок интерференции т имеет максимальное значение т_о, причем

(4)

В общем случае т_о отлично от целого числа, поэтому

(5)

где т₁ - целый порядок интерференции внутреннего, наиболее освещенного кольца, а ε<1 - дробный порядок интерференции в центре. Из формул (3)-(5) можно получить выражение для углового радиуса Θ_р освещенного кольца с номером р от центра, пригодное для сравнительно малых Θ_р:

где n’_в - показатель преломления воздуха вне пластин. Для каждой линии дробные части интерференционных порядков находят путем измерения диаметров колец с номерами p и q, D_p и D_q по формуле

Если измерения сделаны не с двумя, а с большим числом колец, то среднюю величину ε находят методом наименьших квадратов. Отметим, что до настоящего времени самым распространенным способом измерения длины волны излучения остается косвенное измерение ε по фотографиям колец равного наклона с использованием интерферометра Фабри—Перо.

Н а рис.3 изображена схема измерения длины волны лазерного излучения интерферометром Фабри—Перо, установленным внутри спектрографа.

Излучение криптоновой лампы 12 падает на полупрозрачную пластину 4, на которую поступает после прохождения диффузного рассеивателя 2 и конденсорной линзы 3 излучение исследуемого лазера 1. Пройдя входную щель спектрографа 5 и коллиматор 6, оба излучения попадают в интерферометр Фабри-Перо 7, размещенный в вакуумной камере 8. Интерференционную картину наблюдают на регистрирующем экране II, расположенном в фокальной плоскости объектива 10, установленного на выходе спектрографа 9.

Случайная погрешность определения ε, связанная с разрешением профиля колец, вообще говоря, растет с увеличением длины интерферометра D, причем в большей мере для излучения ламповых источников, если они участвуют в изменениях. Последнее обстоятельство имеет решающее значение при измерениях, производимых относительно эталонных длин волн ламповых источников. В самом деле, при малых D, когда для эталонной линии спектральная полуширина Δν_cп«c/2D, т. е. уменьшение D практически не дает при­ращения погрешности δm_э, так как отношение с/2D к аппа­ратурной полуширине Δν_a остается неизменным, равным N. Поэтому оптимальное значение D, обеспечивающее наименьшую погрешность для одной интерферограммы, можно определить из условия

откуда

(6)

где L_ког - максимальная разность хода для данной линии, допускающая интерференцию.

Предположим, что для эталонной длины волны линии 0,605 мкм криптона-86 L_ког ≈ 80-90 см, а N при фотографи­ческой регистрации приблизительно равно 10-20 (при оди­наковом влиянии потерь и неплоскопараллельности это значение соответствует значениям коэффициента отражения зеркал, равным 0,8-0,9). Подставляя значение L_ког и N в выражение (6), найдем D ≈ 4-2 см, что при δm_э=0,003 приводит к относительной случайной погрешности одного наблюдения, равной (2-4)·10^-8. Поскольку систематическая погрешность метода не больше (1-2)·10^-8, то случайную погрешность серии измерений стараются приблизить к этому значению, используя интерферометры с расстоянием между пластинами 5-10 см.

Достоинство метода фотографической регистрации - до­вольно высокая точность результата, которую можно полу­чить, используя относительно простые технические средства. В совокупности с высоким быстродействием, под которым в данном случае понимают время запоминания измерительной информации, рассматриваемый метод перспективен для исследований излучений импульсных и перестраиваемых по частоте лазеров. Для таких лазеров фотографическая регистрация является наиболее подходящим или даже единственно возможным способом регистрации интерференционной картины.

Скорость получения результата измерений при фотографической регистрации зависит от применяемых технических средств для снятия с фотоматериала необходимой информации об интерференционной картине и от ее дальнейшей обработки.

В последнее время для более точного измерения длин волн стали использовать прецизионные схемы с динамическим сканированием интерференционной картины, схемы с автоподстройкой интерферометра.

Известен также метод измерения длины волны лазеров с помощью активного интерферометра, представляющего собой лазер с трехзеркальным резонатором. Сущность этого метода состоит в следующем: нормально к оси излучения л азера непрерывного действия (Рис.4) располагают неподвижное и подвижное зеркала.

Рис.4 Принципиальная схема измерения длины волны лазера с активным интерферометром:

1– излучатель; 2–приемник излучения; 3–активный элемент (лазер); 4–неподвижное зеркало интерферометра; 5–подвижное зеркало.

При перемещении подвижного зеркала характер нагрузки лазера меняется и его излучение оказывается промодулированным по амплитуде с периодом модуляции, соответствующим скорости перемещения подвижного зеркала на величину

Обозначая через N число циклов модуляции интенсивности излучения лазера, проходящего через полупрозрачное зеркало, n–показатель преломления воздуха и L_X – расстояние, на которое переместилось подвижное зеркало, получаем:

Измерение длины волны L_X сводится к перемещению подвижного зеркала и к подсчету циклов модуляции, осуществляемого приемником излучения с измерителем. Подвижное зеркало устанавливают на каретке и перемещают с помощью синхронного двигателя на расстояние около 200мм. Скорость перемещения от 5 до 100 мм/мин.