Měření délky vlny světla M-interferometrem

Polohu posuvného zrcadla lze měnit mikrometrem. Jeho stupnici zobrazuje vlnovka (sinusoida), jejíž vlnová délka odpovídá vlnové délce posuvu posuvného zrcadla. Délka vlny je pojem zavedený ve vlnové teorii a znamená vzdálenost dvou sousedních vrcholů vlnovky. Pojem vlnová délka se používá i v QED teorii, kde znamená délku fotonem proletěné dráhy za dobu jednoho cyklu (otočky) vektoru fotonu.


Měření délky vlny světla M-interferometrem
Obr. 3 Interferenční obrazce při různých polohách posuvného zrcadla(b) (michelson.exe)

  • Na Obr. 3a je interferenční obrazec zobrazen v také poloze posuvného zrcadla, kdy je dobře vidět sčítání vektorů fotonu z jeho jednotlivých drah, a jejich sumární vektor.
  • Na Obr. 3b jsou zobrazeny výsledky v také poloze posuvného zrcadla, kdy červený vektor ukazuje týmž směrem jako zelený, čímž vznikne nejdelší amplituda sumárního vektoru (žlutá). To znamená, že rozdíl úhlů otočení červeného a zeleného vektoru činí celistvý násobek 360°. Jinými slovy, délky drah, které foton absolvoval k pohyblivému resp. k pevnému zrcadlu a zpět k polo-zrcadlu, jsou rozdílné o celistvý násobek vlnové délky světla.
  • Na Obr. 3c jsou zobrazeny výsledky v také poloze posuvného zrcadla, kdy červený vektor ukazuje proti směru zeleného (červená úsečka překrývá zelenou a žlutý sumární vektor překrývá modrou úsečku). To znamená, že rozdíl úhlů otočení červeného a zeleného vektoru činí lichý násobek 180°. Jinými slovy, délky drah, které foton absolvoval k pohyblivému resp. k pevnému zrcadlu a zpět k polo-zrcadlu, jsou rozdílné o lichý násobek poloviční vlnové délky světla.

V animačním programu dokážeme znázornit vektory fotonu, ale na obrazovce interferometru je nevidíme. Tam vidíme jenom interferenční obrazce, a z nich žádné údaje o vlnové délce světla nevyplývají. Posouváním zrcadla se tvar interferenčního obrazce mění, a jeho podoba se periodicky opakuje (program m-posuv.exe) Posunutím zrcadla o d se délka dráhy fotonu změní o 2×d. Napočítáme-li N opakování téže podoby interferenčního obrazce, pak z toho vyplývá, že vlnová délka světla je λ = 2×d/N.

Copyright © 2019 Michelsonův interferometr.   Nová česká moderní a alternativní encyklopedie Wikina.   Založeno na šabloně Panorama od ThemocracyThemocracy