Vad är Michelson-interferometern?

En Michelson-interferometer är en enhet som delar upp en ljusstråle, studsar de två strålarna från separata speglar och rekombinerar dem från olika banor. Inuti instrumentet förändrar en rörlig spegel en stråls väg. När de två ljusstrålarna samlas igen stör de varandra; en detektor ingår för att mäta förändringarna i intensitet. De skapade mönstren har använts för att studera vågliknande egenskaper hos ljus, så dessa principer kan tillämpas på andra mätningar. Många interferometrar med två strålar är baserade på Michelson-interferometern, som uppfanns av Albert Abraham Michelson i början av 1890-talet.

Den grundläggande strukturen för Michelson-interferometern består av två speglar som sitter vinkelrätt mot varandra och en strålsplitter monterad i en 45 ° vinkel mot varje spegel. En spegel kan vända sig till en eller annan sida. När ljus kommer in i enheten träffar det en strålsplitter som reflekterar en del av ljuset och sänder en annan del. Varje stråle träffar en separat spegel. När de reflekteras tillbaka förändrar en spegelns läge en stråls väg för att ändra störningseffekten.

Stråleintensiteten kan sedan mätas genom att kartlägga intensiteten kontra banskillnaden, på ett diagram som kallas ett interferogram. Denna tidiga form av interferometer har använts i utvecklingen av instrument som kan mäta strålning vid specifika intervall i ljusspektrumet. Fourier Transform Spectroscopy är baserad på Michelson-interferometer, som kan skapa en bild av alla våglängder i ljusprovet. Interferometern kan också ta emot mer ljus än andra instrument och är mer känslig, särskilt för infrarött ljus.

En Michelson-interferometer kan användas för att mäta våglängden för specifika ämnen, såsom natrium eller helium. Dess förmåga att upptäcka gaser och olika andra element är användbar för att övervaka atmosfären. Enheten används ibland av astronomer för att mäta storleken och sammansättningen av andra planeter och stjärnor ljusår bort. För användning i rymden kan interferometrar också upptäcka hur vätskor påverkas av konvektionsströmmar för att mäta tyngdkraften.

Olika matematiska formler används för att tolka resultaten av en Michelson-interferometer. Vinklar, strålintensitet och ljusvåglängder måste förstås ur ett numeriskt perspektiv. Rätt utbildning och erfarenhet hjälper till att förstå vad mätningarna betyder och att tillämpa grundläggande principer för enhetens drift, oavsett vilken applikation den används i.