تاریخچه

در سال 1880 ، مایکلسون ، مشهورترین دستگاه تداخل سنجی را ابداع کرد که تداخل آن به روش دامنه صورت می‌گرفت و پرتوهای بازتابی باهم تداخل می‌کردند.

اجزای 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.
  
  
• منبع نور
• تیغه G₁ که یک تیغه شیشه‌ای دانه دانه‌ای است و وقتی مقابل منبع قرار می‌گیرد، یک چشمه گسترده با شدت تقریبا یکنواخت ایجاد می‌کند.

شرح دستگاه تداخل سنج مایکلسون

• 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 (معمولا 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.

مسیر باریکه در تداخل سنج مایکلسون

• 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 مجددا 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 M^́₂ می‌آیند.

نقش تداخل

• نقش تداخل حاصل از برهمنهی پرتوهای فوق ، بصورت دوایر متحدالمرکزی خواهد بود که هر کدام از آنها با q معینی متناظر است.
  
  
• اگر x₁ و x₂ فاصله‌های آینه‌های M₁ و M₂ از تیغه باشند، یکی از باریکه‌ها به اندازه x₁- x₂l l2 = d راه اضافی طی می‌کند.
  
  
  • شرط تداخل سازنده و روشن بودن حلقه عبارتست از: 2dCosq = mλ که در آن m عددی صحیح است.
    
  • شرط تداخل ویرانگر و ایجاد حلقه تاریک عبارتست از: 2dxq = (m + 1/2 ) λ
    
    
• اگر با کمک پیچ آینه متحرک ، فاصله d را کاهش دهیم، حلقه‌ها به از بین رفتن در مرکز تمایل می‌یابند.
• اگر با پیچ آینه متحرک ، d را افزایش دهیم، نقش حلقه‌ها از مرکز باز خواهد شد.
  
  

تیغه جبران کننده در تداخل سنج مایکلسون

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.

کاربرد تداخل سنج مایکلسون

• اندازه گیری طول موج نور
• اندازه گیری دو طول موج نزدیک به هم
• تعیین ضریب شکست
• آزمودن عناصر اپتیکی مانند عدسی ، آینه ، منشور و ...

مباحث مرتبط با عنوان

• آزمایش مایکلسون
• اندازه گیری طول موج با تداخل سنج مایکلسون
• تعیین ضریب شکست با تداخل سنج مایکلسون
• تداخل سازنده
• تداخل ویرانگر
• پدیده تداخل