Comment utiliser l’interféromètre à jauge Pitter-NPL ?

Interféromètre à jauge Pitter-NPL

L’interférométrie n’est rien d’autre qu’une interférence optique pour effectuer des mesures précises de très petites dimensions linéaires. L’interféromètre à jauge Pitter-NPL est l’un des interféromètres en métrologie utilisés pour déterminer les longueurs réelles des jauges à glissement. Nous discuterons de la construction et du principe de fonctionnement de l’interféromètre à jauge Pitter-NPL à l’aide d’un diagramme schématique.

Interféromètre à jauge Pitter-NPL

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, l’interféromètre de jauge Pitter-NPL est utilisé pour déterminer les longueurs réelles des jauges de glissement. Étant donné que la mesure nécessite un degré élevé d’exactitude et de précision, l’instrument doit être utilisé dans des conditions physiques hautement contrôlées. Il est recommandé que le système soit maintenu à une température ambiante de 20°C et une pression barométrique de 760 mmHg avec une pression de vapeur d’eau de 7 mm, et qu’il contienne 0,33 % en volume de dioxyde de carbone.

Construction de l’interféromètre à jauge Pitter-NPL

Le système optique de l’interféromètre Pitter-NPL est illustré ci-dessous.

Interféromètre à jauge Pitter-NPL
Figure : Interféromètre à jauge Pitter–NPL

  1. La lumière provenant d’une source monochromatique (la source lumineuse préférée est une lampe au cadmium) est condensée par une lentille de condensation et focalisée sur une ouverture d’éclairage.
  2. Cela fournit une source de lumière concentrée au point focal d’une lentille de collimation.
  3. Ainsi, un faisceau lumineux parallèle tombe sur un prisme à déviation constante.
  4. Ce prisme divise la lumière incidente en rayons lumineux de différentes longueurs d’onde et donc de différentes couleurs.
  5. L’utilisateur peut sélectionner une couleur souhaitée en faisant varier l’angle des faces réfléchissantes du prisme par rapport au plan de la plaque de base.
  6. Le prisme fait pivoter la lumière de 90° et la dirige sur le plan optique.
  7. Le plat optique peut être positionné à un angle souhaité au moyen d’un agencement simple.
  8. La jauge de glissement qui doit être vérifiée est maintenue juste en dessous du plat optique au-dessus de la surface très plane de la plaque de base.
  9. La partie inférieure du plat optique est recouverte d’un film d’aluminium, qui transmet et réfléchit des proportions égales de la lumière incidente.
  10. La lumière est réfléchie par trois surfaces, à savoir la surface du plat optique, la surface supérieure de la jauge de glissement et la surface de la plaque de base.
  11. Les rayons lumineux réfléchis par les trois surfaces traversent à nouveau le système optique ; cependant, l’axe est légèrement dévié en raison de l’inclinaison du méplat optique.
  12. Cette lumière légèrement décalée est captée par un autre prisme et tournée de 90°, afin que le motif des franges puisse être observé et enregistré par l’utilisateur.

Principe de fonctionnement de l’interféromètre à jauge Pitter-NPL

Le motif de frange typique observé est illustré ci-dessous. La superposition des franges correspondant à la surface supérieure de la jauge de glissement sur celles correspondant à la surface de la plaque de base est illustrée sur la figure ci-dessous.

Interféromètre à jauge Pitter-NPL
Figure : Champ de vision du motif des franges

On voit que les deux jeux de franges sont décalés d’une valeur l’un par rapport à l’autre. La valeur de une varie en fonction de la couleur de la lumière incidente. Le déplacement une est exprimé en fraction de l’espacement des franges b, qui est la suivante :
F = un B

La hauteur de la jauge de glissement sera égale à un nombre entier de demi-longueurs d’onde, n, plus la fraction a/b de la
demi-longueurs d’onde du rayonnement dans lesquelles les franges sont observées.

Par conséquent, la hauteur de la jauge de glissement, H = n (λ/2) + (a/b) × (λ/2),

  • où n est le nombre de franges sur la surface de la jauge de glissement, est la longueur d’onde de la lumière et a/b est la fraction observée.
  • Cependant, les praticiens de la métrologie industrielle ne sont pas satisfaits des valeurs ainsi obtenues.
  • Les lectures de fractions sont obtenues pour les trois couleurs de cadmium, à savoir le rouge, le vert et le violet.
  • Pour chacune des longueurs d’onde, des fractions a/b sont enregistrées.
  • En utilisant ces fractions, une série d’expressions sont obtenues pour la hauteur de la jauge de glissement.
  • Ces expressions sont combinées pour obtenir une expression générale pour la hauteur de jauge.

L’interféromètre à jauge Pitter-NPL est fourni avec une règle à calcul, dans laquelle les longueurs d’onde du rouge, du vert et du violet sont mises à l’échelle, à partir d’un zéro commun. Cela fournit un compte prêt pour accélérer les calculs.

Conclusion

Nous avons discuté de l’interféromètre à jauge Pitter-NPL avec sa construction et son principe de fonctionnement. Faites-nous savoir ce que vous en pensez dans la section commentaires ci-dessous.