Michelson interferometer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 20. juni 2020; checks kræver 7 redigeringer .

Michelson interferometer er et to-stråle interferometer opfundet af Albert Michelson . Denne enhed tillod for første gang [1] at måle lysets bølgelængde . I Michelson-eksperimentet blev interferometeret brugt af Michelson og Morley til at teste hypotesen om den lysende æter [1] i 1887.

Strukturelt består det af et stråleopdelingsspejl, der deler den indkommende stråle i to, som igen reflekteres tilbage af spejlet . På et gennemskinnelig spejl er de adskilte stråler igen rettet i én retning for at blande sig på skærmen for at danne et interferensmønster . Ved at analysere den og ændre længden af en arm med en kendt værdi, er det muligt at måle bølgelængden ved at ændre typen af interferenskanter, eller omvendt, hvis bølgelængden er kendt, er det muligt at bestemme en ukendt ændring i længderne af armene. Kohærensradius for den undersøgte lyskilde eller anden stråling bestemmer den maksimale forskel mellem interferometerets arme.

Apparatet bruges [1] og i dag i astronomisk , fysisk forskning , samt i måleteknologi . Især Michelson-interferometeret ligger til grund for det optiske design af moderne lasergravitationsantenner .

Interferometer konfigurationer

Lysintensiteten opnået ved interferens fra to kilder, der udsender plane monokromatiske bølger med en faseforskel : $\Delta \varphi$

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

efter at have udvidet produktet af cosinus til en sum og antaget at amplituderne af de to kilder er ens, og hver for sig udsender en bølge med intensitet , får vi $I_0$

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

Michelson interferometer har to konfigurationer:

Interferometerspejlene er installeret strengt vinkelret på hinanden;
Interferometerspejlene er ikke indstillet strengt vinkelret på hinanden.

Strengt vinkelrette spejle

Interferensmønsteret har form af et ensartet farvet felt eller koncentriske ringe med en lille forskel i spejlenes planhed i interferometerets arme. Hvis vejlængden af strålerne i interferometerets arme har en variabel afvigelse på flere bølgelængder, er der en effekt, der bruges i Fourier-spektrometeret , når perioden med sinusformet modulation, det vil sige den spektrale belysning af interferensfeltet, vil ændre sig afhængigt af strålingskildens bølgelængde og forskellen i strålernes bane i interferometerets arme, for eksempel vil den spektrale belysning af interferensfeltet være maksimal, når vejforskellen i armene er et multiplum af bølgelængden.

Faseforskellen , der kom til det centrale punkt O , vil i dette tilfælde være lig med , hvor er bølgevektoren, 2d er den geometriske vejforskel, hvor d er forskellen i afstande fra det semitransparente spejl til spejlene M1 og M2 . Faseforskellen, der kom til punktet O' , vil være lig med $\Delta \varphi$ $2kd$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$

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

hvor vinklen er vist på figuren. For at faseforskellen skal ændre sig med , og vinklen forbliver lille, er det nødvendigt, at afstanden d væsentligt overstiger bølgelængden, det vil sige, at der observeres høje rækkefølger af interferens. $\alfa$ $2\pi$ $\alfa$

Ikke strengt vinkelrette spejle

Interferensen har form af frynser, hvis orientering afhænger af størrelsen af afvigelsen af indfaldsvinklen (refleksion) af stråler af stråler på spejlene fra indfaldet (refleksion) langs normalen.

Noter

↑ 1 2 3 Se artiklen "Michelson Interferometer" i FE

Michelson interferometer

Interferometer konfigurationer

Strengt vinkelrette spejle

Ikke strengt vinkelrette spejle

Noter

Links