تداخل‌سنج مایکلسون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک تداخل‌سنج مایکلسون

تداخل سنج مایکلسون (به انگلیسی: Michelson interferometer) پرکاربردترین ساختار تداخل‌سنج برای تداخل سنجی نوری است که توسط آلبرت آبراهام مایکلسون(به انگلیسی: Albert Abraham Michelson) در قرن نوزدهم اختراع شد. در این تداخل‌سنج یک باریکه نور به دو مسیر تقسیم می‌شود سپس این دو باریکه منعکس شده و دوباره ترکیب می‌شوند و به این ترتیب یک الگوی تداخلی یا انتشار امواج تولید می‌شود. مسیرها می‌توانند با طول‌های مختلف یا از جنس‌های مختلف باشند تا حاشیه تداخل متناوب در آشکارگر پشتی ایجاد کنند.

مایکلسون به همراه ادوارد مورلی(به انگلیسی: Edward Morley) در سال ۱۸۸۷ این تداخل‌سنج را در آزمایش مشهور مایکلسون-مورلی بکار بردند.

شرح دستگاه[ویرایش]

. راه نوری در تداخل سنج مایکلسون.

دو آینه مسطح M1 و M2 که بازتابندگی زیادی دارند.تیغه L که سطح زیرین آن نیمه نقره اندود شده است، یک تقسیم کننده باریکه است. یعنی مقداری از باریکه فرودی را عبور داده و مقداری را بازتاب می‌دهد. در تنظیم عادی تداخل سنج ، آینه‌های M1 و M2 عمود بر یکدیگر قرار می‌گیرند و تیغه G1 در زاویه 45 درجه نسبت به آنها قرار داده می‌شود. یکی از آینه‌ها ثابت است (معمولاً آینه M2) و آینه دیگر می‌تواند بوسیله یک پیچ در مسیر مشخصی به تیغه G1 نزدیک یا از آن دور شود. منبع S روبروی آینه M2 و تیغه G1 قرار می‌گیرد و تیغه L هم مقابل آن جای داده می‌شود. نور منبع پس از عبور از تیغه L ، بصورت یکنواخت ، به سطح تیغه G1 می‌رسد. وقتی باریکه‌ای به تیغه G1 می‌رسد، مقداری از آن از سطح زیرین تیغه ، بازتابیده می‌شود و مقداری از تیغه عبور می‌کند.

باریکه باز تابیده ، به آینه M1 می‌رسد و این آینه آن را بطور کامل بازتاب می‌دهد و مجدداً به تیغه می‌رساند. مقداری از باریکه دوباره در تیغه بازتاب جزئی می‌یابد و بقیه آن از تیغه عبور می‌کند. باریکه عبوری ، به آینه M2 می‌رسد و از سطح آن بازتاب می‌کند و دوباره به تیغه G1 می‌رسد. چون این سطح تیغه ، نقره اندود است، باریکه را باز می‌تاباند. پرتوهای نهایی هر دو باریکه عبوری و بازتابی باهم موازی هستند و به دلیل همدوس بودن می‌توانند باهم تداخل کنند. ناظری که بر روی آینه پرتوهای خروجی را می‌بیند، چنین تصور می‌کند که هر دو پرتو از دو آینه موازی M1 و Ḿ2 می‌آیند.

تیغه جبران کننده[ویرایش]

در تداخل سنج مایکلسون ، باریکه‌ای که در مرحله اول از تیغه G2 باز می‌تابد، سه بار ضخامت تیغه (t) را طی می‌کند ولی باریکه عبوری از تیغه ، فقط یکبار از تیغه می‌گذرد. بدین ترتیب ، بین دو پرتو اختلاف راه ایجاد می‌شود. برای جبران این راه اضافی ، یک تیغه جبران کننده G2 (با همان ضخامت t) مقابل پرتو عبوری قرار می‌دهند.

در چشمه تکفام ، در واقع تیغه جبران کننده لازم نیست، چون می‌توان راه اضافی t2 را که توسط تیغه ایجاد شده است، با حرکت دادن آینه M1 به اندازه nt جبران کرد (n ظریب شکست شیشه G1 است). ولی برای نور سفید ، فقط چند حلقه رنگی بر اطراف نقطه مربوط به اختلاف راه صفر ، مشاهده خواهد شد و چون ضریب شکست به طول موج بستگی دارد، برای دیدن نقش تداخلی وجود تیغه جبران کننده ضروری است.

Michelson interferometer fringe formation.svg
. چیدمان فرانژ ها در تداخل سنج مایکلسون- مورلی

کاربردها[ویرایش]

مهمترین کاربرد تداخل‌سنج مایکلسون آزمایش مایکلسون-مورلی است که درستی فرضیه نسبیت خاص را اثبات می‌کند. همچنین از این تداخل‌سنج برای آشکارسازی امواج گرانشی بعنوان فیلتر باریک گذر قابل تنظیم و بعنوان هسته طیف سنجی انتقال فوریه استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای مهم این ابزار در تهی‌سنجی است که در اخترشناسی برای یافتن سیارات بدور ستاره‌های نزدیک بکار می‌رود. گستره وسیعي براي کاربردهاي تداخل سنجي وجود دارد . اندازه گيري ضخامت، جابجايي هاي كوچك، ضريب شكست مواد همانند گازها، و زاويه هاي كوچک از آن جمله اند. همچنین از این تداخل سنج در طیف‌سنجی تبدیل فوریه نیز استفاده می شود.

کاربردهای هواشناسی و نجومی[ویرایش]

تداخل سنج مایکلسون نقش مهمی در بررسی لایه های بالای اتمسفر و دمای جو و اثرات حرکتی بادها با استفاده از اثرات دوپلر بر روی طرح تدداخلی دارد. از سوی ديگر، در مقايسه با تداخل سنجهای مدل قديمی مايكلسون دارای پايداری بيشتر و حساسيت كمتر نسبت به ارتعاشات و اختلافات دمايی مي باشد. تداخل سنج، ابزاری است که نورهای کانونی شده آینده چند تلسکوپ کوچک و بزرگ در آن ترکیب می شوند و تصویر جدیدی می‌سازند که گویی از آینه‌ای بزرگ‌تر و تلسکوپی قوی تر بدست آمده است. این چنین با صرف هزینه‌های بسیار کمتر می‌توان تصاویری با کیفیت تلسکوپ‌های بزرگ تولید کرد.

منابع[ویرایش]

ویکی‌پدیای انگلیسی.