Interferometru Michelson

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 20 iunie 2020; verificările necesită 7 modificări .

Interferometrul Michelson este un interferometru cu două fascicule inventat de Albert Michelson . Acest dispozitiv a permis pentru prima dată [1] măsurarea lungimii de undă a luminii . În experimentul Michelson , interferometrul a fost folosit de Michelson și Morley pentru a testa ipoteza eterului luminifer [1] în 1887.

Din punct de vedere structural, constă dintr-o oglindă de separare a fasciculului care împarte fasciculul de intrare în două, care, la rândul lor, sunt reflectate înapoi de oglindă . Pe o oglindă translucidă, fasciculele separate sunt din nou direcționate într-o direcție pentru a se amesteca pe ecran pentru a forma un model de interferență . Analizând-o și modificând lungimea unui braț cu o valoare cunoscută, este posibil să se măsoare lungimea de undă prin schimbarea tipului de franjuri de interferență sau, dimpotrivă, dacă lungimea de undă este cunoscută, este posibil să se determine o modificare necunoscută a lungimii a bratelor. Raza de coerență a sursei de lumină studiată sau a altor radiații determină diferența maximă dintre brațele interferometrului.

Aparatul este folosit [1] și astăzi în cercetarea astronomică , fizică , precum și în tehnologia de măsurare . În special, interferometrul Michelson stă la baza designului optic al antenelor gravitaționale laser moderne .

Configurații interferometru

Intensitatea luminii obținută prin interferența a două surse care emit unde plane monocromatice cu diferență de fază : $\Delta \varphi$

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

după extinderea produsului cosinusului într-o sumă și presupunând că amplitudinile celor două surse sunt egale și fiecare emite separat o undă cu intensitate , obținem $I_0$

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

Interferometrul Michelson are două configurații:

Oglinzile interferometrului sunt instalate strict perpendicular una pe alta;
Oglinzile interferometrului nu sunt setate strict perpendicular una pe cealaltă.

Oglinzi strict perpendiculare

Modelul de interferență are forma unui câmp uniform colorat, sau inele concentrice, cu o ușoară diferență în planeitatea oglinzilor din brațele interferometrului. Dacă lungimea traseului razelor în brațele interferometrului are o abatere variabilă de mai multe lungimi de undă, atunci există un efect utilizat în spectrometrul Fourier , când perioada de modulație sinusoidală, adică iluminarea spectrală a câmpului de interferență, se va modifica în funcție de lungimea de undă a sursei de radiație și de diferența de cale a razelor în brațele interferometrului, de exemplu, iluminarea spectrală a câmpului de interferență va fi maximă atunci când diferența de cale în brațe este un multiplu de lungimea de unda.

Diferența de fază care a ajuns la punctul central O în acest caz va fi egală cu , unde este vectorul de undă, 2d este diferența de cale geometrică, unde d este diferența de distanțe de la oglinda semitransparentă la oglinzile M1 și M2 . Diferența de fază care a ajuns la punctul O’ va fi egală cu $\Delta \varphi$ $2kd$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$

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

unde unghiul este prezentat în figură. Pentru ca diferența de fază să se modifice cu , iar unghiul să rămână mic, este necesar ca distanța d să depășească în mod semnificativ lungimea de undă, adică să se respecte ordine mari de interferență. $\alfa$ $2\pi$ $\alfa$

Oglinzi nu strict perpendiculare

Interferența are formă de franjuri, a căror orientare depinde de mărimea abaterii unghiului de incidență (reflecție) a fasciculelor de raze pe oglinzi de la incidența (reflexia) de-a lungul normalului.

Note

↑ 1 2 3 Vezi articolul „Interferometrul Michelson” din FE

Link -uri

Wikimedia Commons are conținut media referitoare la interferometrul Michelson
Interferometru Michelson - articol Encyclopedia of Physics
Video tutorial cu interferometru Michelson