P5.3.4 Interferometr Michelsona – Leybold

W interferometrze Michelsona, element optyczny dzieli koherentną wiązkę światła na dwie części. Składowe wiązki przebywające różne ścieżki są odbijane na siebie i ostatecznie rekombinowane. Jako, że dwie składowe wiązki maja stałą zależność fazową między sobą, obraz interferencyjny występuje tylko, gdy są one nałożone na siebie. Zmiana długości drogi optycznej jednej składowej wiązki zmienia zależność fazową i tym samym obraz interferencji.

Zatem, mając stały współczynnik załamania, zmiana obrazu interferencyjnego może być użyta do wyznaczenia zmiany ścieżki geometrycznej, np. zmiany w długości spowodowane rozszerzalnością cieplną lub efektami pola elektrycznego lub magnetycznego. Gdy ścieżka geometryczna jest niezmienna, wtedy konfiguracja ta może być użyta do badania zmiany współczynnik załamania spowodowanego zmianami w np. ciśnieniu, temperaturę i gęstości.

W doświadczeniu P5.3.4.1, interferometr Michelsona jest złożony na odpornej na wstrząsy podstawy lasera optycznego. Układ ten jest idealny do demonstracji efektu wstrząsów mechanicznych i smużenia powietrza.

W doświadczeniu P5.3.4.2, długość fali lasera He-Ne jest wyznaczana ze zmiany obrazu interferencyjnego poruszając lustro interferometru korzystając z odległości przesunięcia Ds lustra. Podczas tego przesunięcia, linie interferencyjne na ekranie obserwacyjnym poruszają się.

Podczas analizy zliczane są maksima lub minima interferencji przechodzące przez nieruchomy punk na ekranie podczas, gdy zwierciadło płaskie jest przesuwane. Dla długości fali l, zastosowanie ma następująca zależność:

Z: zliczona liczba natężeń maksimów lub minimów

W doświadczeniu P5.3.4.4 wyznaczana jest długość fali l zielonej linii widmowej lampy spektralnej Hg. Aby zmierzyć długość koherencji mierzone jest położenie ruchomego zwierciadła płaskiego w miejscu, gdzie interferencja jest ledwo widzialna. Z różnicy długości drogi wyznaczana jest długość koherencji DsC, czas koherencji Dt C oraz szerokość linii Dn linii widmowej.

W doświadczeniu P5.3.4.5 wyznaczane są długości koherencji i szerokości spektralne zielonej linii widmowej lampy spektralnej Hg oraz wysokoprężnej lampy rtęciowej i wyniki są porównywane.

Wyższe ciśnienie w wysokoprężnej lampie rtęciowej prowadzi do znacznego poszerzenia linii widmowych powodujące skrócenie długości koherencji.

W doświadczeniu P5.3.4.6 wyznaczana jest średnia długość fali l i rozszczepienie linii Dl dubletu żółtej linii. Dla dwóch różnych najbliższych długości fali l1 i l2 koherentna superpozycja dwóch wiązek prowadzi do dudnienia: