13.15  PŘÍPRAVA MODELU

Interferometrický výzkum je možné provádět obvykle jen v laboratoři, a to buď na reálných objektech, nebo na modelech. Výzkum na modelech volíme především tehdy, je-li reálné zařízení pro interferometr nedostupné, např. příliš velké, nebo je-li opticky nedostupný zkoumaný prostor reálného zařízení. Světlo by se totiž mělo skrz měřený prostor nebo přes průzory měřicího prostoru šířit volně. Modelový výzkum volíme také v případech, kdy parametry skutečného objektu nezaručují kvalitní výsledky měření, kdy chceme skutečný objekt nějakým způsobem zjednodušit (např. trojrozměrný objekt chceme zkoumat jako dvojrozměrný či rotačně symetrický), nebo v případě, kdy reálné zařízení narušuje podmínky v laboratoři, a to svými otřesy, generováním nečistot, škodlivin apod.

Při návrhu modelu musíme dbát hlavně na to, aby se celý zkoumaný transparentní objekt vešel do zorného pole interferometru, a to včetně referenční oblasti, ve které jsou měřeny potřebné fyzikální veličiny pro následné vyhodnocování interferogramů. Rovněž je třeba zvolit potřebnou velikost modelu ve směru šíření světelných paprsků, aby vzniklo dostatek proužků pro vyhodnocení průběhů zkoumaných veličin, přičemž nesmí být těchto proužků příliš mnoho, aby nedošlo k jejich zániku díky velké hustotě proužků a nedostatečné rozlišovací schopnosti záznamového prostředí. Velká hustota interferenčních proužků však také naznačuje, že paprsky procházející měřeným objektem jsou značně zakřivené, a proto je potřeba zkontrolovat, zda chyby způsobené zakřivením paprsků jsou pro měření přijatelné, nebo zda je lze dostatečně korigovat.

Jsou-li indexy lomu v měřeném objektu příliš velké oproti okolnímu prostředí, viz např. měření rozložení indexu lomu v optických vláknech, je vhodné vložit objekt do nádoby s planparalelními průzory naplněné vhodnou imerzní tekutinou. Po takové úpravě bude potlačen lom paprsků na povrchu objektu, jelikož index lomu okolního prostředí bude srovnatelný s měřeným objektem.

Při výzkumu dvojrozměrných objektů (viz průchod paprsků reálnou tepelnou mezní vrstvou v okolí povrchu o délce L uvedený na obr. 13-22) jsou na délku modelu kladeny dva protichůdné požadavky. Vzhledem k potlačení okrajových efektů by měl být model co nejdelší, aby se zmenšil vliv optické dráhy v prostředí na okrajích dvojrozměrné nehomogenity vůči vlivu optické dráhy ve dvojrozměrné nehomogenitě o délce L. Vzhledem k potlačení zakřivení paprsků při průchodu nehomogenitou by ale měl být model zase co nejkratší, jelikož zakřivení paprsků narůstá s délkou jeho dráhy v nehomogenním prostředí. Tento problém je třeba řešit optimálně, což lze najít např. v lit. [3-1], [3-12].

 

Obr. 13-22 Průchod paprsků reálnou tepelnou mezní vrstvou v okolí povrchu o délce L

Před měřením je třeba zkoumaný reálný objekt či model ustavit do měřicího prostoru interferometru. Obvykle je třeba dbát na to, aby části modelu nezastínily zkoumaný transparentní objekt a pro přesná měření v blízkosti povrchů je třeba tyto povrchy ustavit většinou paralelně se světelnými paprsky předmětového svazku interferometru. Při ustavování modelu musíme tímto modelem pohybovat a natáčet jej v různých směrech, což by měla umožnit konstrukce modelu, nebo také speciální měřicí modul interferometru určený pro uchycení modelů a jejich ustavení, viz interferometr z obr. 13-6 v kap. 13.4. Ustavování se provádí sledováním stínů modelu (nejlépe bez interference při zacloněném referenčním svazku), přičemž je třeba nastavení vždy rozladit ve všech směrech a pak nacházet nejvhodnější polohu modelu. Přitom můžeme využívat také odlesku od povrchu modelu. Někdy lze využít pro ustavení modelu do předmětového svazku také optický hranol či jiný přípravek, který se přiloží k povrchu a sleduje se průchod paprsků po cestě zpět od měřicího prostoru k laseru.

V případě, že pro interferometrická měření používáme zmenšený model skutečného zařízení, nebo také v případech, kdy chceme zobecnit naměřené výsledky, použijeme pro zpracování výsledků teorii podobnosti, viz např. lit. [5-2], [5-3], [5-5], [5-6], [5-7] a další. Mnohé poznatky z této kapitoly lze aplikovat a využít také při přípravě modelů pro jiné vizualizační experimenty.