POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
Laboratorium elektroniki
Ćwiczenie nr: 2

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z teorią interferometrii (zagadnienia interferencji światła oraz pojęcie światła koherentnego) oraz poznanie zasady działania interferometru Macha-Zehndera.

Teoria:

W interferometrze Macha-Zehndera promień świetlny padający na wejście układu rozdzielany jest układem luster na dwa promienie, z których każdy przechodzi przez interferometr inną drogą. Następnie oba promienie ponownie spotkają się na wyjściu układu. Obraz interferencyjny, oglądany na ekranie, zależy od różnicy faz obu promieni; a zatem jest on czuły na najdrobniejsze detale, które mogą wpływać na różnicę dróg optycznych pomiędzy ramionami interferometru. Jeśli w jednym z ramion interferometru (nazywanym ramieniem sygnałowym) umieścimy tak zwany obiekt fazowy (dowolny obiekt przezroczysty o nieznacznie zmieniającym się w czasie lub przestrzeni współczynniku załamania) to efekty tych zmian widoczne będą na obrazie interferencyjnym w postaci układu prążków. Można to wykorzystać do badania subtelnych niejednorodności obiektów przezroczystych - np. przestrzennego rozkładu naprężeń w przezroczystym ośrodku stałym, lub rozkładu temperatury (i zarazem gęstości) gazu.

1. Przebieg ćwiczenia.

Naszym zadaniem podczas zajęć laboratoryjnych było otrzymanie zjawiska interferencji światła. Realizację ćwiczenia rozpoczęliśmy od odpowiedniego zestawienia układu interferometru Macha-Zehndera. Doprowadziliśmy przyrząd do stanu stabilności i wytłumienia sygnałów zakłócających. Następnie załączyliśmy laser półprzewodnikowy. Wyemitowana wiązka światła, przechodząc przez płytkę światłodzielącą została rozbita na dwie odrębne wiązki. Powstałe w ten sposób promienie odbiły się od różnych zwierciadeł, a następnie przeszły przez drugą płytkę światłodzielącą. Niestety otrzymane promienie nie pokryły się na ekranie. Sterując śrubami mikrometrycznymi zwierciadeł staraliśmy się doprowadzić do nałożenia się na siebie obu wiązek. W trakcie doświadczenia zmienialiśmy odległość ekranu od przyrządu, aby sprawdzić czy wiązki pokrywają się na całej długości. Po wielu próbach doszło do pokrycia promieni. W momencie uzyskania pożądanego efektu wykorzystaliśmy lunetę powiększającą w celu obserwacji zjawiska. Na ekranie widoczne były prążki interferencyjne. Na koniec dostroiliśmy układ zwierciadłami, aby uzyskać mniejszą liczbę prążków, możliwie najszerszych. Po wykonaniu zadania rozstroiliśmy układ przyrządu i wykonaliśmy ćwiczenie ponownie, zważając, aby nie dotykać dłonią powierzchni luster i nie patrzeć wprost w wiązkę laserową

1. Wnioski.

W celu zaobserwowania zjawiska interferencji należy zadbać, aby wiązki pokryły się na całej swojej długości. Jeżeli wiązki przetną się jedynie w jednym punkcie doświadczenie nie powiedzie się. Istotne jest również zachowanie stabilności mechanicznej układu i eliminacja wszelkich zakłóceń np. drgań.

O odległości pomiędzy prążkami decyduje z kolei kąt

pomiędzy Z3 i Z4. Obraz interferencyjny powinien być wyraźny, aby umożliwiał

zaobserwowanie prążków rozmytych po wstawieniu badanego obiektu.