Интерферометр Майкельсона

Идея интерферометра Майкельсона понятна из рисунка 4. Падающий луч L разделяется полупрозрачной пластинкой M (так называемая светоделительная пластинка) на два луча, один из которых направлен к зеркалу Z1 а второй к зеркалу Z2. Зеркала установлены перпендикулярно к лучам. Поэтому после отражения от зеркал лучи возвращаются по своему первоначальному направлению. У пластинки M лучи вновь соединяются и выходят из интерферометра по направлению к L΄. Так как длины ветвей интерферометра не равны то, выходящие лучи имеют некоторую разность хода, которая и обуславливает вид интерференционной картины. Для схемы, представленной на рис.4, разность хода равна Δ=2(ac-ab). В интерферометре Майкельсона интерферирующие лучи значительно удалены друг от друга. Это дает возможность вводить в один из пучков исследуемые объекты, например, стеклянные пластинки, для исследования их однородности, нагретые тела, для наблюдения конвекционных потоков воздуха, и т.п. Однако это же обстоятельство создаёт и ряд затруднений, так как прибор становится чувствителен к вибрациям и различного рода механическим и температурным воздействиям.

При изучении свойств интерферометра Майкельсона для большей наглядности принято вводить в рассмотрение мнимую плоскость R, которая является изображением зеркала Z2 в пластинке M. Эта плоскость называется относительной или референтной плоскостью. Результат интерференции и интерференционная картина получаются такими же, как в мнимой пластинке, ограниченной плоскостями Z1 и R. Придавая небольшие наклоны зеркалам Z1 и Z2 можно получить клиновидную пластинку (R,Z1) любого угла с ребром клина, ориентированного в любом желаемом направлении (Рис.5). Продольное перемещение одного из зеркал дают возможность непрерывно изменять толщину мнимой пластинки. Плоскость Z1 может находиться ближе или дальше R, а может совпадать с ней. Таким образом, в данном интерферометре могут быть воспроизведены различные случаи интерференции в пластинках, толстых и тонких, клинообразных и плоскопараллельных. Если зеркала Z₁ и Z₂ расположены строго перпендикулярно относительно друг друга, могут наблюдаться интерференционные полосы равного наклона в виде колец.

Если зеркала Z₁ и Z₂ расположены не строго перпендикулярно относительно друг друга, будут наблюдаться полосы равной толщины, как в клине. Для наблюдения таких полос источник света должен давать параллельный пучок лучей.

Поскольку светоделительная пластинка имеет определенную толщину, возникает необходимость в использовании дополнительной компенсационной пластинки (Рис.6). В схеме интерферометра Майкельсона, представленной на рисунке 6, имеется две плоскопараллельные пластинки А и В, вырезанные из одного куска стекла. Пластина А со стороны, обращенной к пластине В, покрыта полупрозрачным слоем серебра. Пучок света от источника S падает на полупрозрачную пластину А, поставленную под углом 45° к направлению луча света, и разделяется на два пучка: 1-й и 2-й - в направлении зеркал Z_1, Z₂. Эти лучи, отражаясь от зеркал Z₁ и Z₂, вторично попадают на пластинку А. Таким образом, в направлении 3 распространяется два когерентных луча. Луч 2 трижды проходит через толщу пластины А, а луч 1 - лишь один раз, т.е. при равных длинах плеч интерферометра уже имеется большая оптическая разность хода лучей 1 и 2. Пластина В убирает эту лишнюю разность хода, так как при большой разности хода для получения интерференционной картины требуется излучение высокой степени монохроматичности . При использовании в интерферометре Майкельсона лазерного излучения надобность в компенсационной плаcтинке отпадает. Если разность хода 1-го и 2-го лучей окажется равной λ, 2λ, 3λ, и т.д., то в направлении 3 будет наблюдаться свет (условие максимума). Если же в направлении 3 наблюдается темнота, то это означает, что разность хода равна , ,  и т.д. (условие минимума).

С помощью специального устройства можно перемещать зеркало Z₁, тем самым изменять интерференционную картину, наблюдаемую в направлении 3. Интерферометр Майкельсона применяется для различных метрологических целей.