Явление интерференции лежит в основе устройств, которые называются интерферометрами. Принцип действия всех интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн. Пучок света с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее число когерентных пучков, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе. В точке схождения пучков наблюдаются интерференционные максимумы или минимумы. Форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, их оптической разности хода, спектрального состава света.
Интерферометры позволяют с высокой точностью измерять линейные и угловые размеры, показатели преломления веществ, исследовать структуру спектральных линий и т.д. В зависимости от назначения они отличаются конфигурацией.
Интерферометр Майкельсона. Рассмотрим подробно схему и принцип действия интерферометра Майкельсона – ученого, сыгравшего большую роль в истории науки.
В интерферометре Майкельсона (рис. 2.17) свет от источника
падает на полупрозрачную пластинку
, расположенную под углом 45° к направлению распространения луча. На пластинке
он разделяется на две волны, распространяющиеся к зеркалам
и
. После отражения от зеркал
и
волны распространяются в направлении трубы Т и могут интерферировать. Пластинка
, тождественная с пластинкой
, компенсирует разность хода, возникающую из-за того, что один пучок пересекает пластинку
три раза, а другой – только один раз. В результате разность хода лучей, распространяющихся строго вдоль оси интерферометра, определяется разностью длин плеч
и
(расстояний от
до
и
):
Возникающая при этом разность фаз . Здесь не учитывается изменение фаз при отражении от зеркал и пластин. Это можно сделать, но ничего нового в этом случае не наблюдается, так как вносимая при этом дополнительная разность хода кратна
.
Распределение интенсивности зависит от разности фаз . Суммарная интенсивность максимальна, когда
, то есть
,
, и равна нулю при
и
.
Главная особенность интерферометра Майкельсона заключается в том, что, передвигая одно из зеркал с помощью винтов , можно непрерывно изменять разность хода, наблюдая при этом интерференционную картину. Если зеркала расположить под углом друг к другу (рис. 2.17б), то можно наблюдать полосы равной толщины.