Gdańsk dn. 30-03-2004
Wykonali:
Wojciech Baryła
Sebastian Czerwiński
SPRAWOZDANIE
Temat: INTERFEROMETRY
Interferometr Michelsona
Przy skracaniu odległości A za pomocą pokrętła X3 zaobserwowaliśmy zmniejszenie się odległości między prążkami interferencyjnymi. Spowodowane jest to zmianą różnic dróg jakie pokonują obie wiązki spójnego światła. Gdy maleje odległość zmniejsza się różnica faz między promieniami.
Przy umieszczeniu i obrocie próbki znajdującej się w ramce spostrzegliśmy, iż prążki interferencyjne przesuwają się.
W przypadku umieszczenia badanych próbek z pleksiglasu w jedną z gałęzi interferometru zauważyliśmy w obu przypadkach, że prążki interferencyjne wykrzywiają się lub wyginają się w łuki. Spowodowane jest to nieidealnymi powierzchniami próbek z pleksiglasu. Nierówności ich powierzchni wprowadzają zaburzenia do biegnącego promienia (występują ugięcia na mikrorysach).
Światło wychodzące z diody laserowej pada na płytkę światłodzielącą i jest dzielone na dwie wiązki, z których obie odbijają się od luster. Obie wiązki wracają po tych samych torach i są łączone przez tą samą płytką światłodzielącą.
Interferometr Macha-Zehndera
Należało zaobserwować wpływ badanych próbek ustawionych w torze interferometru na obraz widocznych na ekranie prążków.
W naszym przypadku zauważyliśmy dwie przeciwne reakcje. Dla jednej z próbek odległość prążków oraz ich grubość wzrosła zaś dla drugiej zmalała.
Interferometr M-Z wykorzystuje falę rozdzielona przez płytkę światłodzielącą na dwie wiązki. W ten sposób otrzyma się dwie wiązki, z których jedna jest testująca a druga odniesienia. Za pomocą luster obie wiązki są kierowane na kolejną płytkę światłodzielącą, która kieruje je na jeden wspólny tor dzięki czemu mogą ze sobą interferować.
Interferometr Sagnaca
Należało zbadać w jaki sposób można zmieniać obraz prążków przez umieszczenie badanych próbek w torze wiązki świetlnej.
W tym przypadku dla jednej z próbek nastąpiło zmniejszenie odległości między prążkami, dla drugiej próbki prążki wygięły się w zygzaki.
Interferometr S należy do grupy interferometrów ze wspólnym torem obydwu wiązek świetlnych. Fala płaska padająca na płytkę światłodzielącą ulega podziałowi na dwie wiązki, z których jedna pada najpierw na nieruchome lustro, a po odbiciu od niego na regulowane lustro. Druga wiązka pokonuje tę samą drogę lecz w odwrotnym kierunku, a więc obie wiązki poruszają się po tym samym torze i wychodząc z interferometru interferują ze sobą tworząc na ekranie jednolite pole.
Interferometr Fabry-Perota
Naszym zadaniem było zaobserwowanie wpływu szerokości wnęki rezonansowej na obraz interferencyjny.
Interferometr ten przedstawia obraz interferencyjny za pomocą pierścieni. W miarę skracania wnęki rezonansowej okręgi przesuwają się na zewnątrz, rozchodzą się.
W interferometrze tym wychodząca z diody laserowej wiązka światła dostaje się przez lustro do wnętrza interferometru, gdzie następuje interferencja wielopromieniowa. W jej wyniku otrzymuje się charakterystyczny obraz kołowych prążków F-P o tak dużej rozdzielczości, że możliwe jest rozdzielenie poszczególnych częstotliwości zawartych w wiązce laserowej.
Interferometr Fizeau
W tym przypadku porównywaliśmy badane próbki, pod kątem jakości ich wykonania.
Po umieszczeniu badanych próbek pod pewnym kątem do wiązki promieni zaobserwowaliśmy wzrost odległości między prążkami interferencyjnymi w porównaniu z obrazem interferencyjnym powstałym przy odbiciu o lustro. Obraz interferencyjny powstaje wskutek nałożenia się fal odbitych pomiędzy dwiema powierzchniami badanej próbki (przedniej i tylniej ścianki szkła).
Implementacja interferometrów.
Michelsona
Interferometr dwuwiązkowy wykorzystywany do pomiaru długości, mikronierówności powierzchni (w połączeniu z mikroskopem) współczynnika załamania itd. Znajduje również zastosowanie jako spektroskop interferencyjny. Za pomocą tego przyrządu przeprowadzono doświadczenie Michelsona-Morleya (udowodnienie niezależności szybkości światła od ruchu Ziemi, tym samym obaliło hipotezę istnienia wszechświatowego eteru; zostały stworzone podstawy teorii względności). Należy zaznaczyć, że znany jest jeszcze inny typ interferometru związanego z tym nazwiskiem, a mianowicie: gwiazdowy interferometr Michelsona, który wykorzystywany był do wyznaczania średnic kątowych gwiazd i odległości kątowych między gwiazdami podwójnymi na podstawie pomiaru ich obszaru spójności.
Pytania.
Pyt 11. Podać przynajmniej trzy zastosowania interferometru Fabry-Perota.
Interferometr F-P jest to jeden z rodzajów spektroskopów interferencyjnych, które stosuje się w nadfioletowym, widzialnym i podczerwonym obszarze widma. Znajduje on zastosowanie w badaniach struktury nadsubtelnej linii widmowych oraz w generatorach i wzmacniaczach kwantowych.
W interferometrze tym uzyskuje się bardzo dużą rozdzielczość, dzięki wielowiązkowości, między innymi dlatego interferometry te znalazły zastosowanie przy:
pomiarach małych zmian geometrii - odległości, kątów, powierzchni
pomiarach zmian przesunięcia fazowego
pomiarach bardzo małych zmian długości fali
badaniu struktury linii widmowych i współczynników załamania substancji przezroczystych
Zastosowanie interferometru Fabrt-Perott'a?
pomiar ciśnienia
naprężeń
małych nacisków
oszacowanie stopnia nieidealności polerowanej powierzchni.