Interferometr optyczny
Interferometr optyczny to urządzenie wykorzystujące zjawisko interferencji fal świetlnych, polegające na nakładaniu się dwóch fal spójnych, co prowadzi do powstania prążków interferencyjnych. Dzięki pomiarowi natężenia światła i jego rozkładu przestrzennego, interferometry umożliwiają dokładne pomiary odległości oraz długości fali.
Rodzaje interferometrów
- Interferometry jednowiązkowe – Wiązka fal nie jest rozdzielana, jak w przypadku interferometru różnicowego, gdzie wykorzystuje się światłowód planarny.
- Interferometry dwuwiązkowe – Składają się z elementów optycznych, które prowadzą dwie wiązki fal różnymi drogami, umożliwiając dokładne pomiary. Przykłady:
- Interferometr Michelsona
- Interferometr Mirau
- Interferometr Fizeau
- Interferometr Macha-Zehndera
- Interferometr Sagnaca
- Interferometr Lloyda
- Interferometr Twymana-Greena
- Zwierciadła Fresnela
- Interferometry wielowiązkowe – Światło pokonuje wiele dróg optycznych, tworząc złożone wzory interferencyjne. Przykłady:
- Interferometr Fabry’ego-Perota
- Interferometr Newtona
Przykłady interferometrów
Interferometr Michelsona
Michelson użył interferometru do pomiaru długości metra, co przyniosło mu Nagrodę Nobla w 1907 roku. Urządzenie składa się z dwóch ramion, w których światło jest dzielone i odbijane, a następnie interferuje przy detekcji.
Interferometr Macha-Zehndera
W tym interferometrze promień świetlny dzieli się na dwa, gdzie jedno ramię jest sygnałowe, a drugie odniesienia. Różnica faz obu promieni jest kluczowa dla tworzenia obrazu interferencyjnego.
Interferometr Sagnaca
Wykorzystywany w samolotach jako precyzyjny żyroskop.
Zastosowania
Pomiar odległości
Interferometr jest najdokładniejszym urządzeniem do pomiaru odległości, osiągającym dokładność do pojedynczej długości fali. Obydwa promienie interferują, co pozwala określić różnicę długości dróg optycznych.
Doświadczenie Michelsona-Morleya
W 1887 roku, Michelson i Morley wykazali, że prędkość światła jest stała niezależnie od ruchu źródła, co miało kluczowe znaczenie dla rozwoju teorii względności.
Spektroskopia fourierowska
Interferometr Michelsona jest wykorzystywany do badania widma promieniowania poprzez transformację Fouriera natężenia światła.
