Jaki jest interferometr Mach-Zehnder?
Interferometr Mach-Zehnder to urządzenie używane do wykonywania precyzyjnych pomiarów optycznych. Może wykazać zakłócenia poprzez podzielenie wiązki światła i pomiar przesunięć fazowych między nimi. Ponad sto lat temu urządzenie zostało stworzone przez wybitnych fizyków Ludwiga Zehnder i Ludwig Mach. Wszechstronne narzędzie diagnostyczne, interferometr Mach-Zehnder służy do zilustrowania przykładów fizyki kwantowej, aerodynamiki i fizyki plazmy. Można zaobserwować przepływy powietrza wokół struktur aerodynamicznych, a zmiany temperatury, ciśnienie i gęstość w mediach gazowych.
Podstawowymi elementami interferometru są źródło światła, dwa podział wiązki, dwa lustra i dwa detektory. Rozdzielacz wiązki jest najczęściej lustrem na wpół slive, które załamuje część wiązki światła i odbija resztę. Światło ze źródła światła, zazwyczaj laser, spada na rozdzielacz wiązki, który dzieli światło na dwie wiązki o równej intensywności. Wiązki podróżują w różnych kierunkach iUderz w dwa lustra. Faza każdej wiązki światła zmienia się przez kontakt z powierzchnią lustra.
Belki są rekombinowane w drugim rozdzielacz wiązki, a detektory pomagają w badaniu różnic fazowych w ścieżkach światła. Alternatywne układ ma rekombinowane wiązki przechodzące przez soczewkę dodatnią, powodując skupienie się wiązek w jednym punkcie. Jeśli wszystkie powierzchnie odbijające są wyrównane w taki sposób, że są absolutnie równoległe, nie powstają frędzli interferencyjne, gdy wiązki rekombinują. Jeśli jednak kąty powierzchni lustrzanych różnią się nawet nieznacznie, wówczas rekombinowane wiązki wytwarzają granice zakłóceń. Wzór frędzli interferencji wytwarzany przez interferometr Mach-Zehndera pokaże ciemne i jasne linie różniące się intensywnością.
Urządzenie jest wyjątkowo wrażliwe, a nawet może działać jako dokładny termometr. Na przykład komórka wypełniona wodą mogłabyć umieszczone na ścieżce jednej z podzielonych wiązek, podczas gdy kolejna wypełniona powietrzem można było umieścić na drugiej ścieżce. Wskaźnik załamania płynów, takich jak woda, zależy od temperatury, a jeśli woda w komórce doświadcza nawet niewielkiej zmiany temperatury, efekt jest widoczny w uzyskanym wzorze frędzlowym. Możliwe jest zmierzenie bardzo drobnych zmian temperatury wody z interferometrem Mach-Zehnder.
Ważne jest, aby zrozumieć optykę przy użyciu interferometru Mach-Zehnder w celu wykonania dokładnych pomiarów. Gdy światło spada na powierzchnię, odbite światło przesuwa się dokładnie o połowę długości fali, jeśli materiał po drugiej stronie powierzchni ma wyższy współczynnik załamania światła. Jeśli współczynnik załamania tego materiału jest niższy, wówczas nie ma zmiany fazowej w odbitnej wiązce. Gdy światło przemieszcza się z jednego medium do drugiego, nie ma też zmiany fazowej, ale kierunek wiązki zmienia się z powodu załamania.
Mach-Zehnder InterFerometr można również wykorzystać do badania współczynnika załamania światła gazów, a nawet sprawdzenia obiektów pod kątem płaskości. Pomoc interferometru można również przeprowadzić pomiar niedokładności optycznych w płycie lub powierzchni za pomocą interferometru. Niektórzy naukowcy stosują również interferometr w zastosowaniach o wizualizacji przepływu, stosując technikę dyskryminacji światła w celu obserwowania zmian.