Интерферометр Майкельсона

На рис. 3.2.17 изображена схема интерферометра Майкельсона.

Пучок света от источника S падает на полупрозрачную пластину Р ₁, покрытую тонким слоем серебра. Половина упавшего светового потока отражается пластинкой Р ₁ в направлении луча 1,

Рис. 3.2.17

половина проходит сквозь пластинку и распространяется в направлении луча 2. Пучок 1 отражается от зеркала М ₁ и возвращается к Р ₁, где он делится на два равных по интенсивности пучка. Один из них проходит сквозь пластинку и образует пучок 1¢, второй отражается в направлении к S (этот пучок нас интересовать больше не будет). Пучок 2, отразившись от зеркала М ₂, тоже возвращается к пластине Р ₁, где он делится на две части: отразившийся от полупрозрачного слоя пучок 2¢ и прошедший сквозь слой пучок (которым мы также интересоваться больше не будем). Пучки света 1¢ и 2¢ имеют одинаковую интенсивность.

При соблюдении условий временной и пространственной когерентности пучки 1¢ и 2¢ будут интерферировать. Результат интерференции зависит от оптической разности хода при прохождении лучей от пластинки Р ₁ до зеркал М ₁ и М ₂ и обратно. Луч 2 проходит толщу пластинки трижды, луч 1 – только один раз. Чтобы скомпенсировать возникающую за счет этого разную (вследствие дисперсии) для различных длин волн оптическую разность хода, на пути луча 1 ставиться точно такая же, как Р ₁, но не посеребренная пластинка Р _2. Тем самым уравниваются пути лучей 1 и 2 в стекле. Интерференционная картина наблюдается с помощью зрительной трубы T.

Заменим мысленно зеркало М ₂ его мнимым изображением М ₂ ¢ в полупрозрачной пластинке Р _1. Тогда лучи 1¢ и 2¢ можно рассматривать как возникшие за счет отражения от прозрачной пластинки, ограниченной плоскостями М ₁ и М ₂ ¢. С помощью юстировочных винтов W ₁ можно изменять угол между этими плоскостями, в частности, их можно установить параллельно друг другу. Вращая микрометрический винт W ₂, можно плавно перемещать зеркало М ₂, не изменяя его наклона. Тем самым можно изменять толщину “пластинки”.

При слегка расходящемся пучке света и строго параллельном расположении плоскостей М ₁ и М ₂ ¢ получаются полосы равного наклона, имеющие вид концентрических колец.

При вращении микрометрического винта W ₂ кольца увеличиваются или уменьшаются в диаметре, а в центре картины либо возникают новые кольца, либо уменьшающиеся кольца стягиваются в точку, а затем исчезают. Смещение картины на одну полосу соответствует перемещению зеркала М ₂ на половину длины волны.

Оптическая разность хода лучей 1¢ и 2¢ равна

,

где и – расстояния от точки О до зеркал М ₁ и М ₂. Если > r_ког, интерференционная картина не наблюдается.

Очевидно, условие максимума = m l. При перемещении зеркала М ₂ на величину D h разность хода становиться равной = 2D h. Интерференционная картина будет четкой, если максимум (m+ 1) - го порядка для света с длиной волны l₁ совпадает с максимумом m- го порядка для света с длиной волны l₂ , т. е. = (m+ 1)l₁ = m l₂ , m = 0, 1, 2….

Дата добавления: 2014-01-04