Rafał Orlikowski data wykonania ćwiczenia:
Andrzej Macuk 22.03.2000 rok
Gr.3 Eit inż. Sem 4
Monika Kubacka Sem. 6 Telemonitoring
LABORATORIUM
OPTOELEKTRONIKI
Ćwiczenie numer 6
Temat: Interferometry.
Przeprowadzając ćwiczenie zbadane zostały następujące interferometry: Michelsona, Mach - Zehndera, Sagnaca, Fabry - Perota i Fizeau. Wnioski z obserwacji dla
poszczególnych interferometrów są następujące:
W przypadku interferometru Michalsona:
Skracając tor A za pomocą pokrętła zauważamy zagęszczanie się obrazu interferencyjnego. Prążki interferencyjne zaczynają się obracać. Jeżeli skracamy tor obrót następuje w lewą stronę.
Zjawisko interferencji zachodzi także po umieszczeniu próbki znajdującej się w ramce.
W tym przypadku wraz z obrotem wiązki rozchodzą się, interferencja zachodzi w części wspólnej. Prążki interferencyjne są grubsze, niż jak to było w przypadku bez próbki.
Jeżeli na ekranie mamy obraz interferencyjny umieszczając na drodze optycznej w badanym interferometrze próbkę z pleksiglasu to obraz interferencyjny staje się bardzo niewyraźny. Ponad to uwidaczniają się rysy i inne nie idealności powierzchni próbki.
Interferometr Mach - Zehndera wywołuje na ekranie obraz interferencyjny podobny do obrazu interferometru Michalsona. Są to równoległe, na przemian jasne i ciemne prążki.
W interferometrze tym gęstość prążków reguluje się pochyleniem luster i płytek światłodzielących. Po umieszczeniu próbki w osi optycznej układu wzrasta liczba prążków.
W przypadku interferometru Sagnaca - wprowadzenie próbek przyczyniło się do tego, że obraz stał się bardziej rozmyty, ziarnisty. Zachodzi interferencja, ale zwiększyła się grubość prążków.
Interferometr Fabry - Perota to interferometr należący do grupy interferometrów wielowiązkowych. Jego zastosowanie umożliwia osiągnięcie bardzo wielkiej rozdzielczości.
Na ekranie odmiennie, niż to było w przypadku wyżej wymienionych interferometrów otrzymuje się obraz składający się z pierścieni. Poprzez przesuw jednego z luster za pomocą pokrętła X(L) obserwuje się zmianę rozkładu ( np. zmienia się ich średnica, grubość) poszczególnych okręgów w obrazie interferencyjnym. Warto wspomnieć, że w tym przypadku bardzo ważną rolę odgrywa odległość ekranu od interferometru.
W interferometrze Fizeau wprowadzenie próbek powoduje zwiększenie grubości prążków interferencyjnych. Bardzo wyraźnie uwidaczniają się rysy i inne nie idealności powierzchni próbki.
Z przeprowadzonego ćwiczenia widać, że obraz interferencyjny badanych interferometrów jest w postaci równoległych, na przemian jasnych i ciemnych prążków, z wyjątkiem interferometru Fabry - Perota, gdzie uzyskujemy obraz składający się z pierścieni. Kształt powstającego obrazu jest wynikiem struktury poszczególnych interferometrów. Jak wiadomo wiązka laserowa zostaje rozdzielona na dwie lub więcej wiązek, które przebywają różne drogi, opóźniają się względem siebie, a następnie spotykają się, zachodzi interferencja tych promieni, czyli mamy do czynienia ze wzmocnienie lub osłabienie fali wypadkowej.
Dlaczego w interferometrach stosuje się koheretne źródło światła?
Jak już wspomnieliśmy zasada działania interferometrów opiera się na zjawisku interferencji.
Aby zaszło to zjawisko powinny zostać spełnione następujące warunki:
stała, identyczna częstotliwość interferujących fal
stała w czasie różnica faz między interferującymi falami.
Stałą różnicę faz uzyskuje się przez zastosowanie źródeł koheretnych.
Podać przynajmniej trzy zastosowania interferometru Fabry - Perota.
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
Dlaczego w interferometrze Fizeau nie zachodzi interferencja na badanych próbkach pleksiglasu?
W interferometrze tym interferencja zachodzi pomiędzy dwiema wiązkami światła odbitymi od dwóch powierzchni granicznych próbki. Jak już wspomnieliśmy, aby na ekranie uzyskać pożądany obraz interferencyjny, fale interferujące powinny mieć odpowiednie właściwości ( różnica faz, wzajemne położenie minimów i maksimów obu fal itp.), a to w tym przypadku związane jest z doborem odpowiednich parametrów próbki. Ważną rolę odgrywa tutaj grubość tej próbki i materiał z jakiego jest ona wykonana. W przypadku próbek z pleksiglasu nie są spełnione te wymagania, a więc nie zachodzi zjawisko interferencji.
1
2