Интерферометр Физо
Интерферометр Физо [1] представляет собой интерферометрическую конструкцию, при которой две отражающие поверхности расположены лицом друг к другу. Как видно на рис. 1, свет, отраженный от задней поверхности от прозрачного первого отражателя, объединяется со светом, отраженным от передней поверхности от второго отражателя, с образованием интерференционных полос.
Термин «интерферометр Физо» также относится к интерферометрическому устройству, использованному Ипполитом Физо в знаменитом эксперименте 1851 года, который, по-видимому, поддержал гипотезу частичного сопротивления эфира Огюстена Жана Френеля , но в конечном итоге сыграл важную роль в возникновении кризиса в физике, который привел к Развитие Эйнштейном специальной теории относительности . См. эксперимент Физо .
Приложения
[ редактировать ]Интерферометры Физо обычно используются для измерения формы оптической поверхности: обычно изготовленную линзу или зеркало сравнивают с эталонным образцом, имеющим желаемую форму. На рис. 1 показан интерферометр Физо, который можно настроить для проверки оптической плоскости . Эталонная лыска точной формы помещается поверх испытуемой лыски, разделенной узкими прокладками. Эталонная плоскость слегка скошена (необходима лишь часть градуса скоса), чтобы предотвратить образование интерференционных полос на задней поверхности плоскости. Коллимированный луч монохроматического света освещает две квартиры, а светоделитель позволяет просматривать полосы по оси. [2] [3]
Эталонный образец иногда реализуется с помощью дифракционного оптического элемента ( генерируемой компьютером голограммы или CGH), поскольку его можно изготовить высокоточными литографическими методами. На рис. 2 показано использование CGH при тестировании. В отличие от рисунка, реальные CGH имеют межстрочный интервал порядка от 1 до 10 мкм . Когда лазерный свет проходит через CGH, дифрагированный луч нулевого порядка не подвергается модификации волнового фронта. Однако волновой фронт дифрагированного луча первого порядка модифицируется, чтобы соответствовать желаемой форме исследуемой поверхности. В проиллюстрированной испытательной установке интерферометра Физо дифрагированный луч нулевого порядка направлен к сферической опорной поверхности, а дифрагированный луч первого порядка направлен к испытательной поверхности таким образом, что два отраженных луча объединяются, образуя интерференционные полосы. [4]
Интерферометры Физо также используются в волоконно-оптических датчиках для измерения давления , температуры , деформации и т. д.
Эксперимент Физо с сопротивлением эфира
[ редактировать ]Значение
[ редактировать ]
В 1851 году Физо использовал совершенно другую форму интерферометра для измерения влияния движения среды на скорость света, как показано на рис. 3.
Согласно преобладавшим в то время теориям, свет, проходящий через движущуюся среду, будет увлекаться ею, поэтому измеренная скорость света будет представлять собой простую сумму его скорости в среде плюс скорость среды .
Физо действительно обнаружил эффект затягивания, но величина наблюдаемого им эффекта оказалась намного ниже ожидаемой. Его результаты, по-видимому, подтверждали гипотезу Френеля о частичном сопротивлении эфира, и эта ситуация приводила в замешательство большинство физиков.
Прошло более полувека, прежде чем с появлением специальной теории относительности Эйнштейна было разработано удовлетворительное объяснение неожиданного измерения Физо .
Экспериментальная установка
[ редактировать ]Свет, отраженный от наклонного светоделителя, с помощью линзы делается параллельным и разделяется щелями на два луча, которые пересекают трубку, несущую воду, движущуюся со скоростью v . Каждый луч проходит другой участок трубки, отражается от зеркала слева и возвращается через противоположный участок трубки. Таким образом, оба луча проходят один и тот же путь, но один по направлению течения воды, а другой против потока. Два луча повторно объединяются в детекторе, образуя интерференционную картину, которая зависит от любой разницы во времени прохождения двух путей. [5]
Интерференционную картину можно проанализировать, чтобы определить скорость света, движущегося по каждому отрезку трубки.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лоусон, Питер Р. «Принципы звездной интерферометрии с длинной базой». Конспекты курса Летней школы Майкельсона 1999 г., проходившей 15–19 августа 1999 г. Под редакцией Питера Р. Лоусона. Опубликовано Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, Лабораторией реактивного движения, Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния, 2000 г.
- ^ «Руководство по использованию интерферометра Физо при оптических испытаниях» (PDF) . НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 25 сентября 2018 года . Проверено 8 апреля 2012 г.
- ^ «Интерференционные устройства — Интерферометр Физо» . Оптика для инженера . Проверено 8 апреля 2012 г.
- ^ Бердж, Дж. Х.; Чжао, К.; Дубин, М. (2010). «Измерение сегментов асферического зеркала с использованием интерферометрии Физо с коррекцией CGH» (PDF) . Современные технологии в космических и наземных телескопах и приборостроении . Том. 7739. с. 773902. Бибкод : 2010SPIE.7739E..02B . дои : 10.1117/12.857816 . S2CID 49323922 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Роберт Уильямс Вуд (1905). Физическая оптика . Компания Макмиллан . п. 514 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Некоторые типичные схемы измерений из буклета производителя интерферометров Zygo Corp.