Лабораторный комплект "Интерферометр Майкельсона"

Сборка и юстировка экспериментального стенда
Запись и чтение голографических изображений небольших статических объектов
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент

лабораторный комплект
Интерферометр Майкельсона

Интерферометры являются точнейшим измерительным инструментом, используются в науке и промышленности для измерения показателя преломления, спектрального состава излучения, размеров объектов, а также для профилирования поверхности.

Набор включает все необходимое оборудование: оптомеханику и оптику, компактный непрерывный лазер, экран для наблюдения интерференционной картины, крепления для круглых и плоских образцов. Также возможно добавление к набору цифрового микрометра для точного измерения толщины образца и цветной КМОП камеры с объективом.

Интерферометр с небольшими диаметрами пучков (~5 мм), построенный на коаксиальной системе, при использовании камеры для наблюдения интерференционной картины, имеет компактные размеры и позволяет осуществлять цифровые измерения толщины и диаметра интерференционных полос. Также доступна более бюджетная стандартная конфигурация с демонстрационным экраном, который располагается на расстоянии около 1 м от установки для комфортного проведения измерений.

Конструкция и принцип работы интерферометра Майкельсона

В интерферометре Майкельсона свет когерентного источника разделяется светоделителем на два пучка – два плеча интерферометра. После отражения от двух зеркал пучки вновь проходят через светоделитель и попадают на демонстрационный экран или на матрицу камеры, где формируется интерференционная картина. Вид и период интерференционной картины определяется оптической разностью хода Δ двух плеч. При Δ равной четному числу длин волн λ на картине образуются максимумы освещенности, а в случае нечетного числа λ - минимумы.

Для начала работы студентам необходимо провести юстировку интерферометра: добиться перпендикулярного расположения зеркал относительно оптического пути и Δ = 0, то есть равноудаленного положения зеркал от светоделителя. В этом случае период интерференционной картины максимален, на экране наблюдается большое светлое или темное пятно.

Определение угла наклона зеркала и разности плеч в интерферометре Майкельсона по интерференционной картине

Микрометрические винты креплений для зеркал в интерферометре обеспечивают их поворот и смещение вдоль оптической оси с шагом настройки 0,38°/оборот и 0,25 мм/оборот соответственно.

● При начальном равноудаленном положении зеркал Δ = 0. Тогда при повороте одного из зеркал на некоторый угол интерференционная картина принимает вид параллельных полос, толщина которых зависит от угла наклона.
● При перпендикулярном расположении зеркал интерференционная картина имеет вид концентрических полос. Тогда при перемещении одного из зеркал вдоль оптической оси Δ двух плеч увеличивается, и интерференционные полосы расходятся от центра.

Студентам предлагается поочередно изменять угол наклона и положение вдоль оси одного из зеркал и сверять фактическое значение смещения со значением, которое можно рассчитать исходя из толщины и диаметра интерференционных полос. Необходимые теоретические сведения и инструкции приведены в пособии.

Определение длины волны лазерного излучения

Интерферометр Майкельсона можно использовать в качестве спектрометра. При перемещении одного из зеркал на некоторое расстояние изменяется оптическая разность хода и число интерференционных полос. Тогда длину волны можно определить, опираясь на известную величину смещения и изменение числа полос.

Определение показателя преломления прозрачного образца

Для определения показателя преломления образец помещается в одно из плеч интерферометра Майкельсона перпендикулярно оптической оси. Поскольку показатели преломления образца и воздуха различаются, между двумя плечами появляется оптическая разность хода, проявляющаяся в изменении интерференционной картины. Показатель преломления n образца определяется исходя из числа добавившихся интерференционных полос и его толщины T, измеренной линейкой или микрометром, по формуле, представленной в пособии.

Комплектация лабораторного комплекта "Интерферометр Майкельсона"

JC-EDU-MI – Лабораторный комплект "Интерферометр Майкельсона"

Лабораторный комплект "Интерферометр Майкельсона"