Co je interferometr Mach-Zehnder?
Interferometr Mach-Zehnder je zařízení, které se používá pro přesná optická měření. Může prokázat rušení rozdělením světelného paprsku a měřením fázových posunů mezi těmito dvěma. Před více než stoletím bylo zařízení vytvořeno významnými fyziky Ludwig Zehnder a Ludwig Mach. Interferometr Mach-Zehnder, všestranný diagnostický nástroj, se používá k ilustraci příkladů kvantové fyziky, aerodynamiky a fyziky v plazmě. Vzduchové toky kolem aerodynamických struktur a změny teploty, tlak a hustota v plynných médiích lze pozorovat.
Základními komponenty interferometru jsou světelný zdroj, dva rozdělení paprsků, dvě zrcadla a dva detektory. Slopteter paprsku je nejčastěji poloviněm zrcátka, které lomuje část světelného paprsku a odráží zbytek. Světlo ze světelného zdroje, obvykle laseru, spadá na rozštěpek paprsku, který rozštěpuje světlo na dva paprsky stejné intenzity. Paprsky cestují různými směry aZasáhněte dvě zrcadla. Fáze každého světelného paprsku je změněna jeho kontaktem s povrchem zrcadla.
Paprsky jsou rekombinovány ve druhém rozbočovači paprsku a detektory pomáhají při studiu fázových rozdílů ve světelných cestách. Alternativní uspořádání má rekombinované paprsky procházející pozitivní čočkou, což způsobuje, že se paprsky zaostřují v jednom bodě. Pokud jsou všechny odrážející povrchy zarovnány takovým způsobem, že jsou absolutně paralelní, nejsou produkovány žádné interferenční třásně, když se paprsky rekombinují. Pokud se však úhly zrcadlových povrchů i mírně liší, pak rekombinované paprsky vytvářejí rušivé okraje. Interferenční okrajový vzorec produkovaný interferometrem Mach-Zehnder bude zobrazovat tmavé a jasné linie, které se liší v intenzitě.
Zařízení je velmi citlivé a může dokonce působit jako přesný teploměr. Například buňka naplněná vodou by mohlabýt umístěn do cesty jednoho z rozdělených paprsků, zatímco další naplněný vzduchem mohl být umístěn do druhé cesty. Index lomu tekutin, jako je voda, závisí na teplotě a pokud voda v buňce zažívá i mírnou změnu teploty, je účinek pozorován ve výsledným okrajovém vzoru. Je možné měřit velmi nepatrné změny teploty vody pomocí interferometru Mach-Zehnder.
Je důležité mít porozumění optice při použití interferometru Mach-Zehnder k provedení přesných měření. Když světlo padá na povrch, odrazové světlo se posune přesně o půl vlnové délky, pokud materiál na druhé straně povrchu má vyšší index lomu. Pokud je index lomu tohoto materiálu nižší, nedochází k změně fáze odraženého paprsku. Když světlo cestuje z jednoho média do druhého, nedochází k žádné změně fáze, ale směr paprsku se změní kvůli lomu.
Mach-Zehnder InterFerometr lze také použít ke studiu indexu lomu plynů a dokonce ke kontrole objektů z důvodu rovinnosti. Měření optických nepřesností na desce nebo povrchu může být také prováděno pomocí interferometru. Někteří vědci také používají interferometr v aplikacích s vizualizací toku pomocí techniky diskriminace světla k pozorování změn.