Was ist das Michelson-Interferometer?
Ein Michelson-Interferometer ist ein Gerät, das einen Lichtstrahl aufteilt, die beiden Strahlen von separaten Spiegeln abprallt und sie aus verschiedenen Pfaden neu kombiniert. Innerhalb des Instruments ändert ein sich bewegender Spiegel den Weg eines Strahls. Wenn die beiden Lichtstrahlen wieder zusammenkommen, stören sie sich gegenseitig. Ein Detektor zur Messung der Intensitätsänderungen ist im Lieferumfang enthalten. Die erzeugten Muster wurden verwendet, um die wellenartigen Eigenschaften von Licht zu untersuchen, sodass diese Prinzipien auf andere Messungen angewendet werden können. Viele Zweistrahl-Interferometer basieren auf dem Michelson-Interferometer, das Albert Abraham Michelson in den frühen 1890er Jahren erfunden hat.
Die Grundstruktur des Michelson-Interferometers besteht aus zwei senkrecht zueinander stehenden Spiegeln und einem Strahlteiler, der in einem Winkel von 45 ° zu jedem Spiegel montiert ist. Ein Spiegel kann sich zur einen oder anderen Seite drehen. Wenn Licht in das Gerät eintritt, trifft es auf einen Strahlteiler, der einen Teil des Lichts reflektiert und einen anderen Teil durchlässt. Jeder Strahl trifft auf einen separaten Spiegel. Wenn sie zurück reflektiert werden, ändern die Änderungen der Position eines Spiegels den Weg eines Strahls, um den Interferenzeffekt zu ändern.
Die Strahlintensität kann dann gemessen werden, indem die Intensität in Abhängigkeit von der Wegdifferenz in einem als Interferogramm bezeichneten Diagramm grafisch dargestellt wird. Diese frühe Form des Interferometers wurde bei der Entwicklung von Instrumenten verwendet, die Strahlung in bestimmten Bereichen des Lichtspektrums messen können. Die Fourier-Transformations-Spektroskopie basiert auf dem Michelson-Interferometer, mit dem ein Bild aller Wellenlängen in der Lichtprobe erstellt werden kann. Das Interferometer kann auch mehr Licht als andere Instrumente aufnehmen und ist empfindlicher, insbesondere gegenüber Infrarotlicht.
Mit einem Michelson-Interferometer kann die Wellenlänge bestimmter Substanzen wie Natrium oder Helium gemessen werden. Seine Fähigkeit, Gase und verschiedene andere Elemente zu erfassen, ist nützlich für die Überwachung des Inhalts der Atmosphäre. Das Gerät wird manchmal von Astronomen verwendet, um die Größe und Zusammensetzung anderer Planeten und Sterne zu messen, die Lichtjahre entfernt sind. Für den Einsatz im Weltraum können Interferometer auch erfassen, wie Flüssigkeiten von Konvektionsströmen beeinflusst werden, um die Schwerkraft zu messen.
Verschiedene mathematische Formeln werden verwendet, um die Ergebnisse eines Michelson-Interferometers zu interpretieren. Winkel, Strahlintensität und Lichtwellenlängen müssen aus numerischer Sicht verstanden werden. Die richtige Ausbildung und Erfahrung hilft zu verstehen, was die Messungen bedeuten, und Grundprinzipien für den Betrieb des Geräts anzuwenden, in welcher Anwendung es auch immer verwendet wird.