Какой принцип работы имеет интерферометр майкельсона

5. Интерферометр Майкельсона

Интерферометр Майкельсона является одной из наиболее распространенных скелетных схем интерферометра, предназначенной для различных применений в случае, когда пространственное совмещение объектов, порождающих интерферирующие волны, невозможно или в силу каких-то причин нежелательно.

Схематическое изображение конструкции интерферометра Майкельсона представлено на (рис. 6.).

Рис. 6. Схематическое изображение конструкции интерферометра Майкельсона

Пучок света от практически точечного источника S, находящегося в фокусе линзы, превращается этой линзой в параллельный пучок (часто в современных применениях этот пучок — просто лазерное излучение, не коллимированное дополнительной линзой). Далее этот пучок полупрозрачным плоским зеркалом SM делится на два, каждый из которых отражается назад зеркалами М_1,2 соответственно. Эти два отраженных пучка формируют на экране SC интерференционную картину, характер которой определяется соотношением форм волновых фронтов обоих пучков (см. рис. 7).

Рис. 7. Волновые фронты пучков, образующих интерференционную картину

Именно, эти два пучка в точке нахождения экрана могут иметь различные радиусы кривизны волновых фронтов R_1,2, а также взаимный наклон последних . В частности, легко сообразить, что оба указанных радиуса окажутся одинаковыми, а =0, тогда и только тогда, когда зеркала М_1,2 оба плоские (или вообще одинаковой формы), и положение зеркала М₁ в пространстве совпадает с зеркальным отражением М₂ в делителе SM, то есть М₂ ‘ (см. рис. 6).

В таком случае на экране освещенность будет однородной, что и означает идеальную юстировку интерферометра.

В случае 0, R₁=R₂ (расстояния от делителя до зеркал съюстированы правильно, но углы наклона — нет) на экране появится картина эквидистантных прямых интерференционных полос, как при интерференции отраженных от двух граней тонкого клина волн.

В случае =0, R₁R₂ (правильная угловая юстировка, но неправильные расстояния зеркал до делителя) интерференционная картина представляет собой концентрические кольца, обусловленные пересечением двух сферических волновых фронтов разной кривизны.

Наконец, в случае =0, R₁=R₂, но неидеальной плоскостности одного из зеркал — картина будет представлять собой неправильной формы “кольца Ньютона” вокруг неровностей соответствующей зеркальной поверхности.

Все указанные изменения наблюдаемой картины наступают при весьма малых (десятые доли длины волны по пространственному позиционированию и высоте неровностей зеркал, и десятки микрорадиан по угловой юстировке) отклонениях юстировочных параметров от идеала. Если учесть это, становится ясным, что интерферометр Майкельсона представляет собой весьма точное устройство для контроля позиционирования объекта в пространстве, его угловой юстировки и плоскостности. Специальные методы точного измерения распределения интенсивности в плоскости экрана позволяют повысить точность позиционирования до единиц нанометров.

Техническая реализация осуществляется в полном соответствии с рис. 6 содержательной части. Лазерный пучок гелий-неонового лазера (для наглядности лучше его расширить телескопом до диаметра миллиметров 10-15) делится полупрозрачным зеркалом на два, отражается от двух плоских зеркал, и получается некая интерференционая картина на экране. Затем путем аккуратной юстировки длин плеч и углового положения зеркал добиваются исчезновения интерференционной картины в области перекрытия пучков на экране.

Применения интерферометра Майкельсона в технике весьма разнообразны. К примеру, он может быть использован для дистанционного контроля малых деформаций (отклонений от плоскостности) объекта (заменяющего собой одно из зеркал рис. 6). Такой подход весьма удобен когда по тем или иным причинам нежелательно близкое расположение объекта и эталонной поверхности (второго зеркала рис. 6). Например, объект сильно нагрет, химически агрессивен и тому подобное.

Но самое существенное техническое применение интерферометра Майкельсона состоит в использовании этой схемы в оптических гироскопах, основанных на эффекте Саньяка, для контроля сдвига интерференционной полосы, порожденного вращением.

21. Интерферометры: Майкельсона, Линника, Рождественского.

Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков. Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

ИНТЕРФЕРОМЕТР РОЖДЕСТВЕНСКОГО— двухлучевой интерферометр, состоящий из двух зеркал М₁, М₂ и двух параллельных полупрозрачных пластин P₁ P₂ (рис. 1); M₁, P₁ и M₂, Р₂ устанавливаются попарно параллельно, но М₁ и М₂ наклонены относительно друг друга на малый угол; расстояние М ₁ Р ₁=М ₂ Р ₂ иМ ₁Р ₂=Р ₁M₂. Луч света разделяется пластиной Р ₁ на 2 луча, к-рые после отражений от М₁, М₂ и прохождения Р₂ оказываются параллельными с разностью фаз . Поскольку d не зависит от положения лучей на зеркалах и определяется лишь углами падения, интерференц. картина будет локализована на бесконечности (или в фокальной плоскости объектива О). Параллельному пучку лучей, падающих на И. Р., соответствует одна точка интерференц. картины, и, следовательно, для наблюдения всей картины необходим пучок конечной апертуры. Вид картины (порядок и ширина полос, их ориентация) зависит от наклона зеркал М₁ и М₂. Если, напр., ребро двугранного угла, образованного М₁ и M₂, вертикально (перпендикулярно чертежу), то даже при очень малой разностиразности (i₁—i₂) полосы сравнительно высокого порядка (D велико) вертикальны и почти параллельны. Если же ребро двугранного угла горизонтально, то в поле зрения находятся горизонтальные полосы низкого порядка (в т. ч. нулевая), видные и в белом свете. Введение в один из пучков к.-л. прозрачного объекта, напр, пластинки, изменяет ширину, порядок и ориентацию полос: нулевая полоса не горизонтальна и появляется при нек-рой промежуточной ориентации М₁ и M₂; при очень большой толщине этой пластинки в белом свете можно видеть только очень узкие, почти вертикальные полосы, когда ребро угла между М₁ и М₂ почти вертикально. Схема, аналогичная рис. 1, применяется в т. н. интерферометре Маха — Цендера; отличие его от И. Р. состоит в том, что попарно параллельно устанавливаются М₁, М₂и Р₁, Р₂. При этом можно получить полосы равной толщины, если точно совместить изображения S’ и S « источника света S, образованные в двух ветвях интерферометра (рис. 2). Полосы локализованы в плоскости этого изображения, равно как и в плоскости S «‘, сопряжённой с S’ через объектив O₂, где и ведётся наблюдение. Если в пучок лучей вблизи S’ и S « поместить оптически неоднородную среду (напр., поток воздуха), то полосы изменят свою форму, наглядно показывая распределение показателя преломления в исследуемой среде. Ширина полос зависит от угла между М₁ и P_1t увеличиваясь с его уменьшением. Если все зеркала и пластины параллельны, то в отсутствие неоднородностей ширина полос бесконечна (интерференц. поле равномерно освещено). Введение неоднородностей приводит к появлению полос, форма к-рых соответствует кривым разных значений показателя преломления.

Интерферометр Линника

С обственно, интерферометр Линника представляет собой слегка видоизмененный интерферометр Майкельсона и может быть назван и так и этак. Мы здесь обсудим не столько его устройство, сколько его применение для определения качества обработки поверхностей.

Основу интерферометра составляют две стеклянные пластины p₁ и p₂ и два зеркала, одним из которых служит исследуемая поверхность.

Нижняя поверхность первой пластины представляет собой полупрозрачное зеркало, на котором происходит разделение лучей: часть света (луч 1) отражается вверх, отражается от исследуемой поверхности и после отражения от нижнего зеркала З» направляется в окуляр (на рисунке не показан), через который и наблюдается интерференционная картина.

После прохождения пластины p₁ луч 2 направляется к зеркалу З, отражается от него, затем от полупрозрачного зеркала и вместе с лучем 1 направляется к наблюдателю.

Луч 1 после отражения от полупрозрачного зеркала и на обратном пути дважды проходит через пластину p₁, «набирая» тем самым некоторую «лишнюю» разность хода. Для ее компенсации служит пластина p₂, изготовленная из того же материала, что и первая. Разумеется, эту «лишнюю разность хода» можно было бы легко скомпенсировать простым перемещением зеркала, если бы не было дисперсии, зависимости коэффициента преломления от длины волны n(l). Применение компенсирующей пластины p1 позволяет осуществить такую компенсацию сразу для всех длин волн. Почему образуется интерференционная картина и как она выглядит помогает понять укрупненный фрагмент рисунка слева вверху. Реальный луч 2 и его отражение от зеркала З можно заменить лучем 2′ и его «отражением» от изображения зеркала З в полупрозрачном зеркале — З’. Это изображение и исследуемая поверхность образуют клин, пластину изменяющейся толщины. Соответственно, через окуляр наблюдаются интерференционные линии равной толщины — прямые, направленные перпендикулярно плоскости рисунка. И эти линии видны искривленными, если исследуемая поверхность не вполне плоская. При «идеально» плоской поверхности это прямые линии.

Интерферометр Майкельсона — двухлучевой интерферометр, изобретённый Альбертом Майкельсоном. Данный прибор позволил впервые [1] измерить длину волны света. Вопыте Майкельсона интерферометр был использован Майкельсоном для проверки гипотезы о светоносном эфире. [1] Конструктивно состоит из светоделительного зеркала, разделяющего входящий луч на два, которые в свою очередь, отражаются зеркалом обратно. На полупрозрачном зеркале разделённые лучи вновь направляются в одну сторону, чтобы смешавшись на экране, образовать интерференционную картину. Анализируя её и изменяя длину одного плеча на известную величину, можно по изменению вида интерференционных полос измерить длину волны, либо, наоборот, если длина волны известна, можно определить неизвестное изменение длин плеч. Радиус когерентности изучаемого источника света или другого излучения определяет максимальную разность между плечами интерферометра.

Устройство используется [1] и сегодня в астрономических, физических исследованиях, а также в измерительной технике. В частности, интерферометр Майкельсона лежит в основе оптической схемы современных лазерных гравитационных антенн.

Если интерферометр покоится относительно эфира, то время, затрачиваемое первым и вторым лучами света на свой путь, одинаково, и в детектор попадают два когерентных луча в одинаковой фазе. Следовательно, возникает интерференция, и можно наблюдать центральное светлое пятно на интерференционной картине. Если же интерферометр движется относительно эфира, то время, затрачиваемое лучами на свой путь, оказывается разным. Действительно, пусть c – скорость света относительно эфира, а v – скорость интерферометра относительно эфира. Тогда время, затрачиваемое на первый путь (по течению и обратно) равно .

Для вычисления времени t₂ следует учесть, что пока свет путешествует от полупроницаемой перегородки до зеркала М₂, само зеркало движется вместе с Землей относительно эфира. Поэтому путь, пройденный светом до зеркала М₂, равен гипотенузе треугольника. Скорость света при этом не меняется, так как свет движется перпендикулярно направлению скорости Земли. Из простых геометрических соображений

. Итак, разность времен .

Пользуясь приближенными формулами: можно получить, что

.Такой задержке во времени соответствует разность путей двух лучей света

Следовательно, такой разности хода лучей будет соответствовать полное число длин волн света, уложившихся на этой разности хода, равное .

Интерференционные максимумы и минимумы чередуются при изменении разности хода на /2. Таким образом, вычислив значение n для конкретных параметров установки и зная скорость Земли, можно узнать, как должны сдвинуться интерференционные полосы. Конечно, эффект весьма мал. Для его усиления Майкельсон максимально увеличил базу интерферометра L, заставив свет многократно отражаться от дополнительных зеркал. Кроме того, опыт был проделан вторично при повернутом на 90 градусов приборе, за счет чего лучи меняются местами и эффект сдвига интерференционных полос удваивается.

Применение интерферометров в науке и технике: основные принципы и примеры

Интерферометр – это устройство, использующее принцип интерференции света, которое находит широкое применение в астрономии, оптике, медицине и научных исследованиях.

Применение интерферометров в науке и технике: основные принципы и примеры обновлено: 30 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

В физике интерферометр – это устройство, которое используется для измерения и анализа интерференции света или других волн. Он основан на принципе интерференции, который заключается во взаимодействии двух или более волн, создавая интерференционные полосы или изменения интенсивности света.

Интерферометры широко применяются в различных областях, включая астрономию, оптику, медицину, производство и научные исследования. Они позволяют получать точные измерения и детальную информацию о свойствах света и других волн, что является важным для понимания физических явлений и развития новых технологий.

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Принцип работы интерферометра

Интерферометр – это прибор, использующий интерференцию света для измерения различных параметров и свойств. Он основан на принципе интерференции, который заключается во взаимодействии двух или более волн света, создавая интерференционную картину.

Оптическая интерференция

Оптическая интерференция – это явление, при котором две или более волны света перекрываются и взаимодействуют друг с другом. При этом происходит интерференция, то есть усиление или ослабление световых волн в зависимости от их фазового соотношения.

Принцип работы интерферометра

Интерферометр состоит из источника света, делительного зеркала, зеркал отражения и детектора. Источник света излучает световые волны, которые проходят через делительное зеркало. Затем они отражаются от зеркал отражения и снова проходят через делительное зеркало, где происходит их интерференция.

Интерферометр может быть использован для измерения различных параметров и свойств, таких как длина волны света, коэффициент преломления среды, толщина пленки и другие. Для этого используются различные типы интерферометров, такие как интерферометр Майкельсона, интерферометр Фабри-Перо, интерферометр Маха-Цендера и другие.

Применение интерферометров

Интерферометры широко применяются в различных областях, включая астрономию, оптику, медицину, производство и научные исследования. Например, в астрономии интерферометры используются для получения более точных изображений далеких объектов в космосе. В оптике они позволяют измерять параметры света и определять оптические свойства материалов. В медицине интерферометры используются для диагностики и измерения различных биологических объектов. В производстве они применяются для контроля качества и измерения размеров объектов. В научных исследованиях интерферометры используются для изучения различных физических явлений и процессов.

Применение интерферометров в астрономии

Интерферометры играют важную роль в астрономии, позволяя получать более точные изображения далеких объектов в космосе. Они используются для измерения размеров и формы звезд, планет, галактик и других космических объектов, а также для изучения их спектров и свойств.

Интерферометры в радиоастрономии

В радиоастрономии интерферометры используются для объединения сигналов, получаемых от нескольких радиотелескопов. Это позволяет создавать виртуальные телескопы с очень большим разрешением, которые могут обнаруживать и изучать слабые радиосигналы из далеких областей космоса. Например, такие интерферометры, как Very Large Array (VLA) и Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), позволяют астрономам исследовать формирование звезд, галактик и черных дыр.

Интерферометры в оптической астрономии

В оптической астрономии интерферометры используются для объединения света, получаемого от нескольких оптических телескопов. Это позволяет создавать виртуальные телескопы с очень высоким разрешением, которые могут обнаруживать и изучать детали на поверхности планет, спутников, звезд и других объектов. Например, такие интерферометры, как Very Large Telescope Interferometer (VLTI) и Keck Interferometer, позволяют астрономам исследовать экзопланеты, двойные звезды и активные ядра галактик.

Интерферометры в инфракрасной астрономии

В инфракрасной астрономии интерферометры используются для объединения инфракрасного излучения, получаемого от нескольких телескопов. Это позволяет астрономам исследовать тепловое излучение объектов, которые не видны в видимом свете, таких как пылевые диски вокруг звезд и газовые облака в галактиках. Например, такие интерферометры, как Very Large Telescope Interferometer (VLTI) и Keck Interferometer, позволяют астрономам изучать формирование звезд, эволюцию галактик и аккрецию на черные дыры.

Преимущества интерферометров в астрономии

Использование интерферометров в астрономии имеет несколько преимуществ. Во-первых, они позволяют получать изображения с очень высоким разрешением, что позволяет астрономам исследовать детали и структуру объектов в космосе. Во-вторых, интерферометры позволяют измерять размеры и форму объектов с большой точностью. В-третьих, они позволяют изучать спектры и свойства объектов, такие как их температура, скорость вращения и состав.

В целом, интерферометры играют важную роль в астрономии, позволяя астрономам получать более точные и детальные данные о космических объектах. Они помогают расширить наши знания о Вселенной и понять ее устройство и эволюцию.

Применение интерферометров в оптике

Интерферометры являются важным инструментом в оптике и используются для измерения различных параметров света, таких как его длина волны, интенсивность и фаза. Они также позволяют изучать оптические свойства материалов и поверхностей, а также создавать точные изображения и оптические системы.

Измерение длины волны света

Интерферометры используются для измерения длины волны света с высокой точностью. Они основаны на принципе интерференции, при котором световые волны с разными фазами смешиваются и создают интерференционные полосы. Измеряя расстояние между полосами, можно определить длину волны света. Это позволяет определить спектральные характеристики источников света, а также изучать оптические свойства материалов.

Измерение интенсивности света

Интерферометры также используются для измерения интенсивности света. Они позволяют сравнивать интенсивность света на разных участках поверхности и определять различия в яркости. Это полезно для изучения оптических свойств материалов, таких как прозрачность, отражение и преломление света.

Изучение оптических свойств материалов

Интерферометры позволяют изучать оптические свойства материалов, таких как преломление и отражение света. Они позволяют измерять коэффициент преломления материалов и определять их оптическую плотность. Это важно для разработки и производства оптических компонентов, таких как линзы, зеркала и оптические волокна.

Создание точных изображений

Интерферометры используются для создания точных изображений объектов. Они позволяют объединять свет, прошедший через разные части объекта, и создавать детальные и четкие изображения. Это полезно для микроскопии, астрономии и других областей, где требуется высокое разрешение и точность изображений.

Создание оптических систем

Интерферометры используются для создания сложных оптических систем, таких как телескопы, микроскопы и лазеры. Они позволяют объединять и согласовывать световые волны, проходящие через разные оптические элементы, и создавать точные и эффективные оптические системы. Это важно для различных приложений, включая научные исследования, медицину, производство и коммуникации.

В целом, интерферометры играют важную роль в оптике, позволяя измерять и изучать различные параметры света, создавать точные изображения и оптические системы. Они являются неотъемлемой частью современной оптики и находят широкое применение в различных областях науки и технологии.

Применение интерферометров в медицине

Интерферометры играют важную роль в медицине и используются для диагностики, измерения и исследования различных аспектов здоровья человека. Они позволяют получать точные и детальные данные о тканях, клетках и биологических процессах, что помогает в диагностике и лечении различных заболеваний.

Измерение толщины роговицы

Интерферометры используются для измерения толщины роговицы глаза. Это важно для диагностики и контроля состояния роговицы при различных заболеваниях, таких как кератоконус и глаукома. Измерение толщины роговицы помогает определить эффективность лечения и прогнозировать результаты операций на глазах.

Изучение оптических свойств тканей

Интерферометры позволяют изучать оптические свойства тканей, таких как прозрачность, отражение и преломление света. Это полезно для исследования различных биологических процессов, таких как рост и развитие клеток, образование опухолей и заживление ран. Изучение оптических свойств тканей помогает в диагностике и лечении различных заболеваний, а также в разработке новых методов исследования и лечения.

Измерение кровотока

Интерферометры используются для измерения кровотока в капиллярах и других малых сосудах. Это позволяет оценить состояние кровообращения и обнаружить нарушения, такие как сужение сосудов или наличие тромбов. Измерение кровотока помогает в диагностике и контроле различных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, гипертония и диабет.

Исследование структуры и функции глаза

Интерферометры используются для исследования структуры и функции глаза. Они позволяют измерять форму и размеры глазного яблока, определять показатели зрения, такие как острота зрения и астигматизм, а также изучать оптические свойства различных частей глаза, таких как роговица, хрусталик и сетчатка. Исследование глаза с помощью интерферометров помогает в диагностике и лечении различных заболеваний глаза, таких как катаракта, глаукома и дегенерация сетчатки.

Определение показателей преломления линз

Интерферометры используются для определения показателей преломления линз, таких как очковые линзы и контактные линзы. Это позволяет определить оптическую силу линзы и правильно подобрать линзы для коррекции зрения. Определение показателей преломления линз помогает в изготовлении индивидуальных оптических изделий и обеспечении правильной коррекции зрения.

В целом, интерферометры играют важную роль в медицине, позволяя измерять и изучать различные параметры здоровья человека. Они помогают в диагностике и лечении различных заболеваний, а также в исследовании биологических процессов и разработке новых методов исследования и лечения.

Применение интерферометров в производстве

Интерферометры широко применяются в различных отраслях производства для контроля качества, измерения размеров и формы объектов, а также для исследования оптических свойств материалов. Они позволяют получать точные и надежные данные, что помогает улучшить процессы производства и обеспечить высокое качество продукции.

Контроль размеров и формы изделий

Интерферометры используются для контроля размеров и формы изделий в производстве. Они позволяют измерять размеры объектов с высокой точностью и определять их форму. Это особенно важно в производстве оптических и электронных компонентов, где требуется высокая точность и соответствие заданным параметрам. Контроль размеров и формы изделий с помощью интерферометров позволяет выявлять дефекты и отклонения, что помогает предотвратить брак и обеспечить высокое качество продукции.

Измерение плоскости и параллельности поверхностей

Интерферометры используются для измерения плоскости и параллельности поверхностей объектов. Они позволяют определить отклонения поверхностей от идеальной плоскости и проверить их параллельность. Это важно в производстве оптических и механических компонентов, где требуется высокая точность и соответствие заданным параметрам. Измерение плоскости и параллельности поверхностей с помощью интерферометров позволяет выявлять дефекты и отклонения, что помогает предотвратить брак и обеспечить высокое качество продукции.

Исследование оптических свойств материалов

Интерферометры используются для исследования оптических свойств материалов, таких как прозрачность, отражение и преломление света. Это позволяет определить оптические характеристики материалов и проверить их соответствие требованиям. Исследование оптических свойств материалов с помощью интерферометров позволяет выявлять дефекты и отклонения, что помогает предотвратить брак и обеспечить высокое качество продукции.

Калибровка и настройка оптического оборудования

Интерферометры используются для калибровки и настройки оптического оборудования, такого как лазеры, объективы и зеркала. Они позволяют определить оптические характеристики оборудования и проверить его работоспособность. Калибровка и настройка оптического оборудования с помощью интерферометров позволяет обеспечить его точность и надежность, что важно для производства высокоточных и оптических приборов.

В целом, интерферометры играют важную роль в производстве, позволяя контролировать качество, измерять размеры и форму объектов, исследовать оптические свойства материалов, а также калибровать и настраивать оптическое оборудование. Они помогают предотвратить брак, обеспечить высокое качество продукции и повысить эффективность производственных процессов.

Применение интерферометров в научных исследованиях

Интерферометры являются важным инструментом в научных исследованиях, позволяя ученым изучать различные явления и процессы в различных областях науки. Они используются для измерения, анализа и визуализации различных параметров и свойств объектов и явлений.

Изучение оптических свойств материалов

Интерферометры используются для изучения оптических свойств материалов, таких как прозрачность, отражение и преломление света. Они позволяют ученым определить оптические характеристики материалов и исследовать их влияние на прохождение света. Это важно для разработки новых материалов с определенными оптическими свойствами и для понимания физических процессов, связанных с взаимодействием света с материалами.

Измерение размеров и формы объектов

Интерферометры используются для измерения размеров и формы объектов с высокой точностью. Они позволяют ученым измерять размеры микроскопических объектов, таких как наночастицы или молекулы, а также определять форму сложных объектов, таких как кристаллы или биологические структуры. Это важно для понимания структуры и свойств материалов, а также для разработки новых технологий и устройств.

Исследование волновых процессов

Интерферометры используются для исследования волновых процессов, таких как интерференция и дифракция света. Они позволяют ученым изучать взаимодействие волн, формирование интерференционных и дифракционных решеток, а также распространение света через оптические системы. Это важно для понимания основ оптики и разработки новых методов и приборов на основе волновых явлений.

Изучение астрономических объектов

Интерферометры используются в астрономии для изучения астрономических объектов, таких как звезды и галактики. Они позволяют ученым получать более точные и детальные изображения удаленных объектов, а также измерять их размеры и форму. Это важно для понимания структуры и эволюции космических объектов, а также для поиска и изучения экзопланет и других интересных явлений во Вселенной.

Исследование поверхности и структуры материалов

Интерферометры используются для исследования поверхности и структуры материалов на микро- и наноуровне. Они позволяют ученым изучать топографию поверхности, определять высотные различия и микронеровности, а также анализировать структуру материалов на атомарном уровне. Это важно для понимания свойств и поведения материалов, а также для разработки новых материалов с определенными свойствами.

В целом, интерферометры играют важную роль в научных исследованиях, позволяя ученым изучать оптические свойства материалов, измерять размеры и форму объектов, исследовать волновые процессы, изучать астрономические объекты и исследовать поверхность и структуру материалов. Они помогают расширить наши знания о мире и развивать новые технологии и методы исследования.

Таблица сравнения интерферометров

Тип интерферометра	Принцип работы	Применение	Преимущества	Недостатки
Майкельсона	Деление луча на две части, их отражение и последующее объединение	Измерение длины волн, определение показателя преломления, исследование оптических свойств материалов	Высокая точность измерений, возможность работы с различными источниками света	Сложная конструкция, требует высокой стабильности источника света
Фабри-Перо	Многократное отражение света между двумя параллельными зеркалами	Измерение длины волн, исследование оптических резонаторов, создание лазеров	Высокая разрешающая способность, широкий диапазон длин волн	Чувствительность к внешним воздействиям, сложность настройки
Мах-Цендер	Деление луча на две части, их отражение и последующее объединение с помощью полупрозрачных зеркал	Измерение фазовых сдвигов, исследование интерференции света	Простая конструкция, возможность работы с широким спектром длин волн	Ограниченная точность измерений, чувствительность к внешним воздействиям

Заключение

Интерферометр – это устройство, которое используется для измерения и анализа интерференции света. Он основан на принципе интерференции, при котором две или более волны света перекрываются и создают интерференционные полосы. Интерферометры широко применяются в различных областях, включая астрономию, оптику, медицину, производство и научные исследования. Они позволяют получать точные измерения и детальную информацию о свете и объектах, с которыми он взаимодействует. Интерферометры являются важным инструментом для понимания и исследования свойств света и его взаимодействия с окружающим миром.

Применение интерферометров в науке и технике: основные принципы и примеры обновлено: 30 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Интерферометр Майкельсона

Интерферо́метр Ма́йкельсона, двухлучевой оптический интерферометр , с помощью которого впервые была измерена длина волны света . В основе работы интерферометра лежит пространственное разделение пучка света с помощью разделительной пластинки для получения двух взаимно когерентных лучей , которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции .

Схема интерферометра Майкельсона для контроля плоских поверхностей бесконтактным методом. Схема интерферометра Майкельсона для контроля плоских поверхностей бесконтактным методом. Схема интерферометра Майкельсона представлена на рисунке. Параллельный пучок света из объектива О 2 О_2 О 2 ​ входного коллиматора падает на полупрозрачную разделительную пластинку П П П и направляется к зеркалам М 1 М_1 М 1 ​ и М 2 , М_2, М 2 ​ , которыми в данном случае служат эталонная Э Э Э и контролируемая К К К пластинки. После отражения от зеркал-пластинок оба пучка вновь соединяются разделительной пластинкой П П П , направляются в объектив О 3 О_3 О 3 ​ выходного коллиматора и интерферируют. При этом оба зеркала ориентированы так, чтобы контролируемая поверхность К К К и мнимое изображение Э ′ Э’ Э ′ эталонной поверхности Э Э Э в разделительной пластинке образовали небольшой воздушный клин толщиной в его средней части (на оптической оси ) d = l 2 − l 1 d = l_2-l_1 d = l 2 ​ − l 1 ​ , где l 1 l_1 l 1 ​ и l 2 l_2 l 2 ​ – расстояния от разделительной пластинки до зеркал, l 1 = A B , l 2 = A C . l_1 = AB,\, l_2 = AC. l 1 ​ = A B , l 2 ​ = A C . При интерференции наблюдаются полосы равной толщины , локализованные в плоскости клина, максимумы интенсивности которых определяются из условия Δ = 2 ( l 2 – l 1 ) = 2 d = m λ . Δ = 2(l_2–l_1) = 2d = mλ. Δ = 2 ( l 2 ​ – l 1 ​ ) = 2 d = mλ . Анализ интерференционной картины проводится так же, как в интерферометре Физо .

Модернизованный интерферометр Майкельсона, в котором одно из плоских зеркал заменено сферическим, позволяет проводить контроль качества сферических (выпуклых или вогнутых) зеркал и качества объективов . Принцип интерферометра Майкельсона широко используется в ряде других технических интерферометров, например в интерферометрах для измерения абсолютных и относительных длин концевых мер ( интерференционных компараторах ). Большое число лазерных интерферометров также построено по схеме интерферометра Майкельсона. Благодаря высокой монохроматичности и когерентности лазерного излучения такие интерферометры позволяют проводить измерения при больших разностях хода, например измерять с высокой точностью большие линейные перемещения тел (достигающие нескольких метров), проводить проверку штриховых эталонных мер, шкал и др.

С помощью интерферометра Майкельсона впервые определена длина волны света и осуществлён опыт Майкельсона , доказавший независимость скорости света от движения Земли , что имело фундаментальное значение для специальной теории относительности . В настоящее временя интерферометр Майкельсона широко используется в астрономических и физических исследованиях, в частности, он лежит в основе оптической схемы современных лазерных гравитационных антенн . Интерферометр Майкельсона также применяется как спектральный прибор большой светосилы и высокой разрешающей способности , обладающий и рядом других преимуществ.

Опубликовано 14 декабря 2022 г. в 23:36 (GMT+3). Последнее обновление 14 декабря 2022 г. в 23:36 (GMT+3). Связаться с редакцией