Michelsonov interferometar

Michelsonov interferometar (MI) je optički uređaj visoke preciznosti i mogućnosti primjene - izuzetno zanimljiv za edukaciju učenika.

Albert Abraham Michelson (1852-1931)

1907. godine dobio je Nobelovu nagradu iz fizike.
Doprinos znanosti: precizno odredio brzinu svjetlosti, izumio interferometar (MI - prvi puta opisao 1882. godine), izveo Michelson-Morley eksperiment, definirao duljinu metra u valnoj dužini svjetlosti.

Ciljevi zadatka

1. Postavljanje optičkog uređaja
1) (skiciranje MI na papiru i objašnjenje principa rada)


2. Podešavanje MI na najveći kontrast
2) (traženje nulte razlike optičkih puteva)


3. Testiranje stabilnosti optičkog stola

4. Mjerenje duljine koherencije lasera

 

 

1. Postavljanje optičkog uređaja

Snop svjetlosti pada na djelitelj snopa (DS) pod kutem od 45 stupnjeva. Jedan dio snopa prolazi kroz DS i pada na zrcalo Z1, reflektira se od zrcala i vraća na DS, dijelom se reflektira od DS i pada na zastor.

Drugi dio snopa se reflektira od DS i pada na zrcalo Z2, reflektira se od Z2 i vraća na DS, dijelom prolazi kroz DS i pada na zastor.

Na zastoru opažamo pruge interferencije, čiji oblik ovisi o stanju kolimiranosti snopova, a gustoća o kutu između snopova. Ako je snop preuzak, između DS i zastora postavimo leću.

 

2. Podešavanje najvećeg kontrasta

Jedno zrcalo (primjerice: Z1) treba montirati tako da bude pomično duž optičke osi. Ako udaljenost od DS do Z1 označimo sa L1, a udaljenost od DS do Z2 označimo sa L2, tada ćemo najveći kontrast pruga dobiti za L1= L2, odnosno za razliku optičkih puteva jednaku nuli (ΔL = 0).

 

3. Testiranje stabilnosti optičkog stola

Podesiti MI na najveći kontrast i projicirati pruge interferencije na zastor. Kakva je stabilnost stola - Provjeriti utjecaj mehaničkih, toplinskih, zvučnih itd. smetnji na stabilnost pruga interferencije.

 

4. Mjerenje duljine koherencije

Koherenciju svjetlosti možemo definirati kao stupanj fazne stabilnosti vala u prostoru i vremenu. Stabilnost u prostoru odnosi se na fazni odnos dvije točke u ravnini okomitoj na smjer širenja vala. Stabilnost u vremenu odnosi se na fazni odnos dvije točke na pravcu u smjeru širenja vala.


Duljina koherencije



gdje je c brzina svjetlosti, λs srednja vrijednost spektralne linije, Δλ širina linije i Δ širina linije (frekvencijska).


Primjer


Izvori svjetlosti: He-Ne laser, živina lampa (+ filtar: 546.1 nm)

 

Postupak

1. Podesimo MI na najveći kontrast (razlika optičkih puteva ΔL = 0).

2. Odmičemo zrcalo Z1 od djelitelja snopa do mjesta nestajanja pruga.
2. Izmjerimo pomak ΔL1.

3. Vratimo zrcalo na početni položaj.

4. Primičemo zrcalo Z1 djelitelju snopa do mjesta nestajanja pruga.
4. Izmjerimo pomak ΔL2.

5. Obje razlike položaja zrcala trebaju biti približno iste.

6. Zbroj tih razlika je duljina koherencije izvora Lc = ΔL1 + ΔL2.

Naslovnica | Uvod | Teorija | Oprema | Literatura | Zadaci | Suradnici | Vaša pitanja