32. Interferometryczny pomiar odległości

Zjawisko interferencji światła, na którym oparte jest działanie interferometru, polega na nakładaniu się dwóch lub więcej wiązek światła w tym samym obszarze, w wyniku czego wiązki lokalnie wzmacniają się lub osłabiają. Natężenie wypadkowej fali świetlnej, powstałej w wyniku nałożenia się dwóch fal, zależy od różnicy faz obydwu fal. Jeśli fazy są zgodne - następuje wzmocnienie, jeśli przeciwne - osłabienie.

1. Interferometr Michelsona

Wiązka światła spójnego f₁ wychodzi z jego źródła i pada na półprzepuszczalne zwierciadło Z. Zwierciadło to dzieli światło na dwie wiązki. Jedna zostaje odbita od jego powierzchni i trafia na nieruchomy reflektor odniesienia Z₁ (wiązka referencyjna), druga zaś ulega przepuszczeniu przez lustro Z, a następnie trafia na reflektor ruchomy Z₂ (wiązka pomiarowa). Wiązki te odbijają się następnie od każdego z tych dwóch zwierciadeł i biegną z powrotem wzdłuż swoich pierwotnych kierunków propagacji, przy czym obie wiązki ostatecznie wpadają na detektor. Wiązki te pochodzą z tego samego źródła - są więc spójne, co oznacza, że będą ze sobą interferować.

Wskutek przesunięcia reflektora pomiarowego, zmienia się długość drogi światła w ramieniu pomiarowym, przez co ma miejsce przesunięcie fazy obu fal względem siebie. Takie przesunięcie fazy powoduje zmianę intensywności nałożonych na siebie wiązek.

Modulacja ta w miarę przesuwania się reflektora pomiarowego powtarza się co λ /2 długości fali. Dzięki zliczeniu tych modulacji (zwanych prążkami interferencyjnymi) otrzymuje się wartość przesunięcia ramienia pomiarowego, zgodnie ze wzorem:

Zliczając prążki interferencyjne i mnożąc przez długość fali otrzymamy długość przesunięcia pryzmatu. Interferometr laserowy stosujemy do komparacji łat, przy pomiarach siły ciężkości metodą absolutną i badaniu fazomierza w dalmierzach.

2. Interferometr Wäisälä

- wykorzystywane zjawisko interferencji światła białego

- Zi - zwierciadła ustawione na słupach betonowych - baza kalibracyjna

- Z2, Z3 - posiada możliwość przesuwania

Mierzona droga L porównywana jest z drogą wzorcową Lw wydłużoną dzięki wielokrotnemu odbiciu zwierciadeł Z1 i Z2. Zastosowanie kompensatora w postaci pryzmatu klinowego umożliwia rozdzielenie widma promieniowanego i obserwowanie prążków interferencyjnych w kolejnych zakresach widma. Niewielki wpływ zmian częstotliwości i wskaźnika refrakcji powietrza to cechy charakterystyczne tej metody.

Interferometr optyczny stosowany jest do precyzyjnych pomiarów długości fali światła i badania struktury linii widmowych, współczynnika załamania substancji przezroczystych i bardzo małych zmian odległości; umożliwia pomiar bardzo małych kątów i małych nierówności powierzchni, a także porównywania wzorców długości.

N - liczba impulsów

λ - długość fali świetlnej

---