Michelson interferométer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. június 20-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 7 szerkesztést igényelnek .

A Michelson interferométer egy kétsugaras interferométer , amelyet Michelson Albert talált fel . Ez az eszköz először [1] tette lehetővé a fény hullámhosszának mérését . A Michelson-kísérletben Michelson és Morley használta az interferométert a világító éter [1] hipotézisének tesztelésére 1887-ben.

Szerkezetileg egy sugárosztó tükörből áll, amely a bejövő sugarat két részre osztja, amelyeket viszont a tükör visszaver . Egy áttetsző tükörön a szétválasztott nyalábokat ismét egy irányba irányítják, hogy a képernyőn interferenciamintát képezzenek . Ezt elemezve és egy kar hosszát ismert értékkel változtatva lehetséges a hullámhossz mérése az interferencia peremek típusának megváltoztatásával, vagy fordítva, ha a hullámhossz ismert, akkor a hosszok ismeretlen változása is meghatározható. a karok. A vizsgált fényforrás vagy más sugárzás koherencia sugara határozza meg az interferométer karjai közötti maximális különbséget.

A készüléket [1] és ma is használják csillagászati , fizikai kutatásokban , valamint méréstechnikában . A Michelson interferométer a modern lézeres gravitációs antennák optikai tervezésének alapja .

Interferométer konfigurációk

A két, fáziskülönbséggel rendelkező monokromatikus síkhullámokat kibocsátó forrás interferenciájából származó fény intenzitása : $\Delta \varphi$

$I={\sqrt {\frac {\varepsilon _{0}}{\mu _{0))))<|\mathbf {E} |^{2}>_{t}=<|\ mathbf {E} _{01}\cos(\mathbf {k} \mathbf {r} -\omega t)|^{2}>_{t}+$ $+<|\mathbf {E} _{02}\cos(\mathbf {k} \mathbf {r} -\omega t+\Delta \varphi )|^{2}>_{t}+{2 }<|\mathbf {E} _{01}\cdot \mathbf {E} _{02}\cos(\mathbf {k} \mathbf {r} -\omega t)\cos(\mathbf {k} \ mathbf {r} -\omega t+\Delta \varphi )|>_{t}$

miután a koszinuszok szorzatát összeggé bővítjük, és feltételezzük, hogy a két forrás amplitúdója egyenlő, és mindegyik külön-külön bocsát ki egy intenzitású hullámot , megkapjuk $I_0$

$I=2I_{0}+2I_{0}\cos(\Delta \varphi )$

A Michelson interferométernek két konfigurációja van:

Az interferométeres tükrök egymásra szigorúan merőlegesen vannak felszerelve;
Az interferométer tükrök nincsenek szigorúan egymásra merőlegesen beállítva.

Szigorúan merőleges tükrök

Az interferenciamintázat egy egyenletes színű mező vagy koncentrikus gyűrűk formája, enyhe eltéréssel az interferométer karjaiban lévő tükrök síkságában. Ha az interferométer karjaiban a sugarak úthossza több hullámhossznyi változó eltéréssel rendelkezik, akkor a Fourier-spektrométerben van egy olyan hatás , amikor a szinuszos moduláció periódusa, vagyis az interferenciamező spektrális megvilágítása , a sugárforrás hullámhosszától és az interferométer karjaiban lévő sugarak útja különbségétől függően változik, például az interferenciamező spektrális megvilágítása akkor lesz maximális, ha a karokban lévő útkülönbség többszöröse a hullámhossz.

A fáziskülönbség , amely az O középpontba jutott, ebben az esetben egyenlő lesz : ahol a hullámvektor, 2d a geometriai útkülönbség, ahol d a félig átlátszó tükör és az M1 és M2 tükrök távolságának különbsége . Az O' ponthoz érkezett fáziskülönbség egyenlő lesz $\Delta \varphi$ $2kd$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$

$\Delta \varphi =2kd\cos(\alpha )$

ahol a szög az ábrán látható. Ahhoz, hogy a fáziskülönbség %-kal változzon , és a szög kicsi maradjon, szükséges, hogy a d távolság jelentősen meghaladja a hullámhosszt, vagyis nagy rendű interferencia figyelhető meg. $\alpha$ $2\pi$ $\alpha$

Nem szigorúan merőleges tükrök

Az interferencia szegélyek formájában van, amelyek orientációja a tükrökön lévő sugarak beesési szögének (visszaverődésének) a normál mentén történő beeséstől (visszaverődéstől) való eltérésének nagyságától függ.

Jegyzetek

↑ 1 2 3 Lásd a "Michelson Interferometer" című cikket az FE-ben

Linkek

A Wikimedia Commons rendelkezik a Michelson-interferométerrel kapcsolatos médiával
Michelson interferométer - Fizikai enciklopédia cikk
Michelson interferométer oktatóvideó