Физика > Интерферометр Майкельсона
Рассмотрите принцип действия интерферометра Майкельсона. Узнайте, как выглядит интерференционная картина в интерферометре Майкельсона, схема и применение.
Интерферометр Майкельсона - наиболее распространенная конфигурация в сфере оптической интерферометрии.
Задача обучения
- Разобраться в принципе функционирования интерферометра Майкельсона.
Основные пункты
- В интерферометрии используют наложенные волны, чтобы добыть о них информацию.
- Конкретный привод разбивает луч света на два пути, отскакивая назад и рекомбинируя их для формирования интерференционной картинки.
- Наиболее известное применение – эксперимент Майкельсона-Морли, где нулевой результат стал вдохновением на специальную теорию относительности.
Термины
- Специальная теория относительности: скорость света остается стабильной во всех системах отсчета.
- Наложенный – располагается над чем-то другим.
- Интерференция – созданный суперпозицией эффект, из-за искажения под действием атмосферного или иного влияния.
Интерферометрия
Если говорить просто, то интерферометрия – использование помех в наложенных волнах, чтобы измерить их характеристики. Метод интерферометрии применяется во многих научных областях, например, астрономии, инженерии, физике, волоконной оптике и океанографии.
В промышленном плане с ее помощью измеряют небольшие помещения, показатель преломления и неровности на поверхностях. При объединении двух волн с единой частотой, результирующий узор основывается на отличие их фаз. Конструктивные помехи формируются, если волны соответствуют по фазе, а деструктивные – не сходятся. Этот принцип используют в интерферометрии, чтобы получить сведения об исходном состоянии волн.
Интерферометр Майкельсона
Интерферометр Майкельсона – самый распространенный в использовании интерферометр, созданный А. А. Майкельсоном. Принцип действия заключается в разделении светового луча на два пути. После этого он рекомбинирует их и формирует интерференционную картинку. Чтобы создать полосы на детекторе, пути должны обладать разной длиной и составом.
Цветные и монохроматические полосы: (а) – белые полосы, где два пучка отличаются по числу фазовых инверсий; (b) – белые полосы, где два пучка характеризуются единым числом фазовых инверсий; (с) – шаблон полос с монохроматическим светом
На нижнем рисунке видно, как работает прибор. M1 и M2 – два сильно полированных зеркала, S – световой источник, M – зеркало с половиной серебра, функционирующее как разделитель лучей, а C – точка на M, частично отражающая. Когда луч S попадает в точку на M, то разделяется на два пучка. Один луч отражается в сторону A, а второй передается через поверхность M в точку B. A и B – точки на сильно полированных зеркалах M1 и M2. Когда лучи попадают в эти точки, то отражаются обратно в точку C, где рекомбинируют для создания интерференционной картины. В точке E она попадает в обзор наблюдателю.
Диаграмма интерферометра Майкельсона демонстрирует маршрут прохождения световых волн
Применения
Интерферометр Майкельсона применяют для поиска гравитационных волн. Он также сыграл главную роль в исследовании верхнего атмосферного слоя, определении температур и ветров через измерение допплеровской ширины и сдвигов в спектрах свечения и сияния.
Но все же многим запомнилось наиболее известное применение – эксперимент Майкельсона-Морли. Это была неудачная попытка демонстрации влияния гипотетического эфирного ветра на скорость обычного ветра. Это вдохновило на создание специальной теории относительности.
Раздел Физика |
|||||
Суперпозиция и помехи | |||||
Дифракция | |||||
Дальнейшие темы | |||||
Приложения волновой оптики |