Interferometre Optice

INTRODUCERE

Interferometria este stiinta si tehnica de interferare a doua sau mai multe unde, obtinându-se astfel o unda directa diferita de undele indirecte; aceasta stiinta poate fi folosita pentru a cerceta diferentele dintre undele indirecte. Pentru ca interferenta este un fenomen general ce caracterizeaza undele, inteferometria poate fi aplicata în multe domenii, inclusiv astronomie, fibre optice, meteorologie optica si studii despre mecanica cuantica.. Interferometria poate fi aplicata atât undelor unidimensionale, ca semnalele acustice, cât si celor multi-dimensionale folosite la obtinerea imaginilor corente prin utilizarea iluminatiei laser.

Un interferometru functioneaza pe principiul ca doua unde cu acceasi amplitudine si aceeasi faza, se vor adauga una alteia, în timp ce doua unde cu faze diferite se vor anula. Primele interferometre foloseau surse cu lumina alba, în timp ce savantii din ziua de azi au descoperit ca sursele cu lumina monocromatica (ex. Laserele) si caracterul substantei undei pot fi exploatate pentru a construi interferometre. Unul dintre primele exemple de interferometre de substanta a fost interferometrul cu electroni, ulterior urmat de interferometrul cu neutroni. În jurul anului 1990 au fost demonstrate primele interferometre atomice, urmând aparitia si dezvoltarea interferometrelor moleculare.

Cele mai înalte rezolutii ale imaginilor astronomice sunt produse cu ajutorul interferometrelor (atât a celor cu unde optice cât si a celor cu unde radio). Pentru a obtine imaginile interferometrice, în astronomie sunt necesare cel putin 3 telescoape. Se stie ca aceasta tehnica este folosita des în realizarea telescoapelor radio si optice.

TIPURI DE INTERFEROMETRE

Exista multe tipuri de interferometre. Majoritatea functioneaza pe aceleasi principii de baza, dar geometria este diferita de la un interferometru la altul.

Interferometrul Micheson

Un exemplu cunoscut de interferometru este interferometrul Michelson. În acest caz blocurile constructive de baza sunt constituite dintr-o sursa monocromatica (care emite unde de lumina sau de substanta), un detector, doua oglinzi(una semitransparenta). Acestea sunt asezate astfel, dupa cum puteti vedea în figura de mai jos.

Exista doua cai de la sursa la detector. Unda se reflecta într-o oglinda semitransparenta, urca spre oglinda de sus si se întoarce, apoi trece din nou prin oglinda semitransparenta si urmeaza traiectoria catre detector. Cealalta unda trece mai întâi prin oglinda semitransparenta, apoi prin oglinda din dreapta, se reflecta din nou în oglinda semitransparenta si apoi îsi urmeaza traiectoria catre detector.

Daca aceste doua cai difera printr-un numar întreg al lungimii de unda( inclusiv 0), atunci apar o interferenta constructiva si un semnal puternic al detectorului. Daca ele difera printr-un numar întreg si jumatate de lungime de unda ( ex. 0,5;1,5...) atunci exista o interferenta distructiva si un semnal slab. La prima vedere aceasta poate sa apara ca o violare a conservarii energiei. În orice caz, energia se conserva, pentru ca exista o redistribuire a energiei catre detector, iar energia din zonele distructive este redistribuita în zonele constructive. Efectul inteferentei este de a modifica o parte din lumina reflectata care se îndreapta catre detector si restul care întoarce lumina în directia sursei.

Setarile interferometrului aratate în partea dreapta au fost folosite în cunoscutul experiment Michelson-Morley obtinându-se astfel dovezi necesare relativitatii speciale. În zilele lui Michelson, sablonul interferentei a fost obtinut prin folosirea unei lampe de gaz de descarcare, un filtru, si o deschizatura foarte mica. Într-o versiune a experimentului Michelson-Morley, s-a experimentat curgerea luminii stelelor. Lumina stelara este o lumina temporar incoerenta, dar odata cu avansarea tehnicii, ea poate fi considerata ca un punct sursa a luminii, fiind astfel spatial coerenta si producând un sablon de inteferenta. Experimentul lui Michleson îsi gaseste uzul nu doar în aceste experimente ci si în alte scopuri cum ar fi: interferometrele astronomice, detectoarele de unde gravitationale.