Michelson interferometer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 20 juni 2020; kontroller kräver 7 redigeringar .

Michelson interferometer är en två-stråle interferometer uppfunnen av Albert Michelson . Denna enhet gjorde det för första gången [1] möjligt att mäta ljusets våglängd . I Michelson-experimentet användes interferometern av Michelson och Morley för att testa hypotesen om den lysande etern [1] 1887.

Strukturellt består den av en stråldelande spegel som delar den inkommande strålen i två, som i sin tur reflekteras tillbaka av spegeln . På en genomskinlig spegel riktas de separerade strålarna återigen i en riktning för att blandas på skärmen för att bilda ett interferensmönster . Genom att analysera den och ändra längden på en arm med ett känt värde är det möjligt att mäta våglängden genom att ändra typen av interferensfransar, eller omvänt, om våglängden är känd, är det möjligt att bestämma en okänd förändring av längderna av armarna. Koherensradien för den studerade ljuskällan eller annan strålning bestämmer den maximala skillnaden mellan interferometerns armar.

Apparaten används [1] och idag i astronomisk , fysisk forskning , såväl som i mätteknik . I synnerhet ligger Michelson-interferometern till grund för den optiska designen av moderna lasergravitationsantenner .

Interferometerkonfigurationer

Ljusintensiteten som erhålls genom interferens från två källor som avger plana monokromatiska vågor med en fasskillnad : $\Delta \varphi$

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

efter att ha expanderat produkten av cosinus till en summa och antagit att amplituderna för de två källorna är lika, och var och en separat avger en våg med intensitet , får vi $I_0$

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

Michelson interferometer har två konfigurationer:

Interferometerspeglarna är installerade strikt vinkelrätt mot varandra;
Interferometerspeglarna är inte inställda strikt vinkelräta mot varandra.

Strikt vinkelräta speglar

Interferensmönstret har formen av ett likformigt färgat fält, eller koncentriska ringar, med en liten skillnad i planheten hos speglarna i interferometerns armar. Om strålarnas väglängd i interferometerns armar har en variabel avvikelse på flera våglängder, så finns det en effekt som används i Fourier-spektrometern , när perioden för sinusformad modulering, det vill säga den spektrala belysningen av interferensfältet, kommer att förändras beroende på strålningskällans våglängd och skillnaden i strålarnas väg i interferometerns armar, till exempel kommer den spektrala belysningen av interferensfältet att vara maximal när vägskillnaden i armarna är en multipel av våglängden.

Fasskillnaden som kom till centralpunkten O kommer i detta fall att vara lika med , där är vågvektorn, 2d är den geometriska vägskillnaden, där d är skillnaden i avstånd från den halvtransparenta spegeln till speglarna M1 och M2 . Fasskillnaden som kom till punkten O' kommer att vara lika med $\Delta \varphi$ $2kd$ $k={\frac {2\pi }{\lambda ))$

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

där vinkeln visas i figuren. För att fasskillnaden ska ändras med , och vinkeln ska förbli liten, är det nödvändigt att avståndet d avsevärt överstiger våglängden, det vill säga höga störningsordningar observeras. $\alfa$ $2\pi$ $\alfa$

Inte strikt vinkelräta speglar

Interferensen har formen av fransar, vars orientering beror på storleken på avvikelsen av infallsvinkeln (reflektion) av strålar av strålar på speglarna från infallsvinkeln (reflektion) längs normalen.

Anteckningar

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

Länkar

Wikimedia Commons har media relaterade till Michelson Interferometer
Michelson interferometer - Encyclopedia of Physics artikel
Michelson Interferometer Tutorial Video