Interference 1
Krátká teorie Monochromatická elektromagnetická vlna Intenzita světla Superpozice elektrických polí Intenzita interferenčního obrazce 2 ), ( ), ( t r E t r I 2 E r E p I r p r p E E E E I * 2 2 2 cos 2 12 g I I I I I r p r p ) ( exp ) ( ), ( 0 r k t i r E t r E 2
Michelsonův interfeometr Velmi citlivá metoda k měření posunutí Otočení Dalších mechanických veličin změny indexu lomu Jevů, mající vliv na změnu indexu lomu (teplota, elektrické a magnetické pole, tlak, koncentrace látek..) 3
Laserová interferometrie, jako nástroj pro měření PK Měření malých deformací, způsobených nepřímým piezoelektrickým jevem Na rozdíl od rezonančních metod umožňuje měřit PK v širokém frekvenčním rozsahu budícího napětí Při vhodné konstrukci interferometru je možné měřit PK také v širokém rozsahu teplot Po určité modifikaci lze interferometr použít k měření jiných materiálových vlastností (elektrooptický koeficient) 4
5
Jednopaprskový Michelsonův interferometr 6
Měřící a řídící elektronika fotodioda Up-p osciloskop zpětná vazba Uin VN zdroj aktuátor Uout zesilovač Lock-In AC zdroj Ubud Uref krystal regulátor teploty komůrka 7
Paprsek se po vstupu do interferometru rozdělí do dvou větví. V referenční větvi dopadá paprsek na referenční zrcátko, v druhé větvi dopadá na vzorek. Intenzita interferujícího světla závisí na vzájemném posunutí d I I p I r 2 I I cos 4d / p r 0 I/2I 0 0 π/2 2π φ 8
Measurement of small displacement 9
Mach-Zehnder interferometer 10
Dvoupaprskový Mach- Zehnderův interferometr 11
Schéma Mach-Zehnderova dvoupaprskového interferometru pro měření malých posunutí. PS je polarizační dělič svazku, DS nepolarizační dělič svazku, Z zrcátka, Č čočky zpětná vazba VN zdroj Piezoaktuátor laser PDS PDS Z-1 PC Lock - in AC zdroj osciloskop Č-1 vzorek Č-2 PDS Z-2 předzesilovač dioda Č-3 DS Z-3
Dvoupaprskový mikrointerferometru, používaný pro měření v kryostatu. Evakuovaný prostor kryostatu zrcátko vzorek He - Ne laser zrcátko PDS Polarizace kruhová pravotočivá kruhová levotočivá lineární kolmá k nárysně Fázový modulátor polarizátor lineární rovnoběžná s nárysnou lineární svírající úhel 45 detektor
Sagnacův interferometer 14
Modifikovaný Jaminův interferometr měří index lomu plynů An incoming He-Ne laser beam (633 nm) is split by a polarization sensitive partial beam-splitter coating on the second surface of a plane-parallel plate. One of the resulting beams is reflected by a high-reflectance coating on the first surface. Two parallel beams of equal intensity with orthogonal polarization are generated by an appropriate beam-splitter coating. The first one is passing thru evacuated closed quartz pipe; the second one is passing outside this pipe. Both beams are reflected by retroreflected prism. Both are passing true the same quartz disk on the end of pipe so the phase difference between beams is induced by refractive index difference only, not by thermal dilatation. 15
Zemax simulace interferometru Reflexion surface Semitransparent layer 2 4 3 6 ø6 0
Technical Board 23 rd March 2011 Fotografie postaveného interferometru 17
Interference na tenké vrstvě
Fabry Perottův interferometr
LIGO It measure the movements of its mirrors, separated by two and a half miles, with phenomenal precision as small as one thousandth the diameter of a proton the Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory 20
Ligo detaily středový dělič 21
Odkazy na aplety Princip superpozice, interference, koherentní zdroje, Babinetův princip, Youngův experiment, optická mřížka Interference skládání dvou vlnění, anglicky, průměrné http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/fourier.html Interference při Youngově experimentu. Možno měnit počet štěrbin, vlnovou délku, geometrii experimentu. Pokud se užije jeden zdroj s proměnnou velikostí, může se studovat i prostorová koherence. perfektní, anglicky a španělsky, povolen download http://www.ub.es/javaoptics/index-en.html Michelsonův interferometr Změna velikostí kroužků v závislosti na parametrech interferometru, znázornění interferenčního obrazu i grafy rozložení intenzity. Twymanův interferometr. Perfektní, anglicky a španělsky, povolen download http://www.ub.es/javaoptics/index-en.html Interference na tenké vrstvě Interference více paprsků na tenké vrstvě paralelního tenkého filmu. Pperfektní, anglicky a španělsky, povolen download http://www.ub.es/javaoptics/index-en.html Princip interferenčního filtru, ukazuje jak propouští i odráží různé vlnové délky http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/filters/interference/index.html 22