Michelsonin interferometri

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 20.6.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .

Michelson-interferometri on Albert Michelsonin keksimä kaksisäteinen interferometri . Tämä laite salli ensimmäistä kertaa [1] mitata valon aallonpituuden . Michelsonin kokeessa Michelson ja Morley käyttivät interferometriä valoeetterin hypoteesin [ 1] testaamiseen vuonna 1887.

Rakenteellisesti se koostuu säteen jakavasta peilistä, joka jakaa tulevan säteen kahteen osaan, jotka puolestaan heijastuvat takaisin peilistä . Läpinäkyvässä peilissä erotetut säteet suunnataan jälleen yhteen suuntaan, jotta ne sekoittuvat näytölle interferenssikuvion muodostamiseksi . Analysoimalla sitä ja muuttamalla yhden varren pituutta tunnetulla arvolla, on mahdollista mitata aallonpituus muuttamalla häiriöhautojen tyyppiä tai päinvastoin, jos aallonpituus on tiedossa, on mahdollista määrittää tuntematon pituuksien muutos. aseista. Tutkitun valonlähteen tai muun säteilyn koherenssisäde määrittää maksimieron interferometrin haarojen välillä .

Laitetta käytetään [1] ja nykyään tähtitieteellisessä , fysikaalisessa tutkimuksessa sekä mittaustekniikassa . Erityisesti Michelson-interferometri on nykyaikaisten lasergravitaatioantennien optisen suunnittelun taustalla .

Interferometrin kokoonpanot

Valon intensiteetti, joka saadaan interferenssillä kahdesta lähteestä, jotka lähettävät tasomaisia monokromaattisia aaltoja vaihe-erolla : $\Delta \varphi$

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

kun olemme laajentaneet kosinien tuloa summaksi ja olettaen, että kahden lähteen amplitudit ovat yhtä suuret ja kukin erikseen lähettää aallon, jonka intensiteetti on , saamme $I_0$

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

Michelson-interferometrillä on kaksi kokoonpanoa:

Interferometripeilit on asennettu tiukasti kohtisuoraan toisiinsa nähden;
Interferometrin peilejä ei ole asetettu tiukasti kohtisuoraan toisiinsa nähden.

Tiukasti kohtisuorat peilit

Häiriökuvio on tasavärisen kentän tai samankeskisten renkaiden muodossa, ja interferometrin haaroissa olevien peilien tasaisuudessa on pieni ero. Jos säteiden polun pituudella interferometrin käsivarsissa on vaihteleva poikkeama useiden aallonpituuksien verran, niin Fourier-spektrometrissä käytetään vaikutusta , jolloin sinimuotoisen modulaation jakso, eli häiriökentän spektrinen valaistus , muuttuu riippuen säteilylähteen aallonpituudesta ja säteiden kulkureitistä interferometrin käsivarsissa, esimerkiksi häiriökentän spektrivalaistus on maksimaalinen, kun polkuero käsivarsissa on monikertainen aallonpituus.

Keskipisteeseen O tullut vaihe-ero on tässä tapauksessa yhtä suuri kuin , missä on aaltovektori, 2d on geometrinen polkuero, missä d on ero etäisyyksissä puoliläpinäkyvästä peilistä peileihin M1 ja M2 . Vaihe-ero, joka tuli pisteeseen O' on yhtä suuri kuin $\Delta \varphi$ $2kd$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$

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

jossa kulma on esitetty kuvassa. Jotta vaihe-ero muuttuisi ja kulma pysyisi pienenä, on välttämätöntä, että etäisyys d ylittää merkittävästi aallonpituuden, eli havaitaan suuria häiriöluokkaa. $\alpha$ $2\pi$ $\alpha$

Ei tiukasti kohtisuorat peilit

Häiriö on hapsujen muotoinen, jonka suunta riippuu peileillä olevien säteiden tulokulman (heijastuksen) poikkeaman suuruudesta normaalia pitkin tapahtuvasta tulemuksesta (heijastuksesta).

Muistiinpanot

↑ 1 2 3 Katso artikkeli "Michelson Interferometer" julkaisussa FE

Linkit

Wikimedia Commonsissa on Michelson Interferometriin liittyvää mediaa
Michelsonin interferometri - Encyclopedia of Physics -artikkeli
Michelsonin interferometrin opetusvideo