Mach-Zehnder Interferometer คืออะไร?

Mach-Zehnder interferometer เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดแสงที่แม่นยำ มันสามารถแสดงให้เห็นถึงการแทรกแซงโดยการแยกลำแสงและการวัดเฟสกะระหว่างสอง อุปกรณ์นี้ถูกสร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชื่อดัง Ludwig Zehnder และ Ludwig Mach เครื่องมือวินิจฉัยเอนกประสงค์ interferometer Mach-Zehnder ใช้เพื่อแสดงตัวอย่างในฟิสิกส์ควอนตัมอากาศพลศาสตร์และฟิสิกส์พลาสมา อากาศไหลรอบ ๆ โครงสร้างแอโรไดนามิกและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิความดันและความหนาแน่นในตัวกลางที่เป็นก๊าซ

ส่วนประกอบพื้นฐานของ interferometer เป็นแหล่งกำเนิดแสงตัวแยกลำแสงสองตัวกระจกสองตัวและอุปกรณ์ตรวจจับสองตัว ตัวแยกลำแสงมักจะเป็นกระจกสีเงินครึ่งหนึ่งซึ่งหักเหส่วนหนึ่งของลำแสงและสะท้อนส่วนที่เหลือ แสงจากแหล่งกำเนิดแสงซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเลเซอร์ตกลงบนตัวแยกลำแสงซึ่งแยกแสงออกเป็นสองลำที่มีความเข้มเท่ากัน คานเดินทางไปในทิศทางที่ต่างกันและชนกับกระจกทั้งสอง เฟสของลำแสงแต่ละครั้งจะเปลี่ยนไปเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวกระจก

คานจะรวมกันอีกครั้งในตัวแยกลำแสงที่สองและเครื่องตรวจจับจะช่วยในการศึกษาความแตกต่างของเฟสในเส้นทางของแสง การจัดเรียงทางเลือกมีคานที่รวมตัวกันใหม่ผ่านเลนส์บวกทำให้ลำแสงโฟกัสที่จุดเดียว หากพื้นผิวการสะท้อนแสงทั้งหมดนั้นอยู่ในแนวที่ขนานกันอย่างสมบูรณ์จะไม่มีการสร้างขอบสัญญาณรบกวนเมื่อคานรวมตัวกันอีกครั้ง หากมุมของพื้นผิวกระจกมีความแตกต่างกันเล็กน้อยอย่างไรก็ตามจากนั้นคานที่รวมตัวกันใหม่จะสร้างขอบสัญญาณรบกวน รูปแบบการรบกวนสัญญาณที่สร้างขึ้นโดยเครื่องวัดระดับอินเตอร์ของ Mach-Zehnder จะแสดงเส้นมืดและสว่างที่แตกต่างกันไปในความเข้ม

อุปกรณ์มีความไวสูงมากและยังสามารถทำหน้าที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่แม่นยำได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่นเซลล์ที่เต็มไปด้วยน้ำสามารถวางในเส้นทางของหนึ่งในคานแยกในขณะที่อีกคนที่เต็มไปด้วยอากาศสามารถวางในเส้นทางอื่น ๆ ดัชนีการหักเหของของเหลวเช่นน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและหากน้ำในเซลล์พบแม้แต่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยก็จะเห็นผลกระทบในรูปแบบขอบผลลัพธ์ เป็นไปได้ที่จะวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำในนาทีมากด้วยเครื่องวัดระดับอินเตอร์มัค

สิ่งสำคัญคือต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับทัศนศาสตร์เมื่อใช้เครื่องวัดระดับอินเตอร์ Mach-Zehnder เพื่อทำการวัดที่แม่นยำ เมื่อแสงตกบนพื้นผิวแสงที่สะท้อนจะเปลี่ยนไปตามความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งถ้าวัสดุที่อยู่อีกด้านหนึ่งของพื้นผิวมีดัชนีการหักเหของแสงสูงกว่า หากดัชนีการหักเหของวัสดุนี้ต่ำแสดงว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสในลำแสงที่สะท้อนกลับ เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟส แต่ทิศทางของลำแสงจะเปลี่ยนไปเนื่องจากการหักเหของแสง

นอกจากนี้ยังสามารถใช้เครื่องอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ Mach-Zehnder เพื่อศึกษาดัชนีการหักเหของก๊าซและแม้แต่ตรวจสอบวัตถุเพื่อความเรียบ การวัดความคลาดเคลื่อนของแสงในจานหรือพื้นผิวสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องวัดความเร็ว นักวิทยาศาสตร์บางคนยังใช้เครื่องวัดความผิดปกติในการประยุกต์การสร้างภาพกระแสโดยใช้เทคนิคการแยกแยะแสงเพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลง