Интерферометры Майкельсона и Жамена

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 

Томск -2011- 

1 

Выполнили:

студентки группы 13А92

Цыбенко А.О.

Сысоева К.С.

2 

Интерферометры  Майкельсона и Жамена 

Введение: 

1.  Интерферометр

 

1. А.А. Майкельсон, историческая справка

 

1. Схема и  принцип работы интерферометра Майкельсона

 

1.  Применение  интерферометра Майкельсона

 

1. Ж.С. Жамен, историческая справка

 

1. Схема и  принцип работы интерферометра Жамена

 

1. Применение  интерферометра Жамена

 

1. Вывод

1 

            Интерферометр — измерительный прибор, основанный на явлении интерференции.

Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит, различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков 

Альберт Абрахам Майкельсон 

19.12.1852 – 9.05.1931 

Американский физик, известен изобретением названного его именем интерферометра Майкельсона и прецизионными измерениями скорости света. Лауреат Нобелевской премии по физике в 1907 г. «за создание точных оптических инструментов и спектроскопических и метрологических исследований, выполненных с их помощью». 

2

 В  1881 году  Майкельсон изобрёл двулучевой интерферометр. Данный прибор позволил впервые измерить длину волны света 

3

2 

4

На рис.2 показан  вид интерференционной картины  на экране при небольшой сферичности  волнового фронта лазерного пучка.  

Рис.2 

5

Применяя интерферометр, Майкельсон впервые провел сравнение  международного эталона метра с  длиной стандартной световой волны. С помощью интерферометров исследовалось  также распространение света  в движущихся телах, что привело  к фундаментальным изменениям представлений  о пространстве и времени. 

6

ЖАМЕН Жюль Селестен 30.05.1818 - 12.02.1886     

французский физик, член Парижской АН , иностранный член-корреспондент Петербургской АН. Окончил Нормальную школу(Париж). В 1852-1881 гг. – профессор Политехнической школы, с 1863 г. – также профессор и с 1868 г. – директор физической лаборатории Парижского университета. Труды по электромагнетизму и оптике. Измерил показатель преломления многих веществ, изучал скорость распространения света. Исследовал отражение света от металлов (1847) и прозрачных тел (1857). Изобрел (1856) интерферометр, названный его именем. 

1 

7

Интерферометр Жамена 

ИНТЕРФЕРОМЕТР ЖАМЕНА (интерференционный рефрактометр) - интерферометр для измерения  показателей преломления газов  и жидкостей, а также для определения  концентрации примесей в воздухе. 

2 

8

Схема интерферометра Жамена (вид сверху) 

3 

9

Интерферометр Жамена состоит из двух одинаковых толстых пластин P₁ и P₂ , изготовленных из весьма однородного стекла (или кварца для работы в ультрафиолетовой области спектра). Задние поверхности пластин посеребрены. Пучок света от протяженного источника падает под углом, близким к  45⁰, на одну из пластин. В результате отражения от передней и задней поверхностей пластины P₁ возникают два параллельных пучка, разделенных тем больше, чем толще пластина. Каждый из них в свою очередь раздваивается при отражении от двух поверхностей пластины P₂. Средние пучки 1 и 2 налагаются и образуют интерференционную картину в фокальной плоскости зрительной трубы T.  

4 

10

Разность  хода между ними равна   
 

Здесь h - толщина пластин; n - показатель преломления их материала; ϴ₁ и ϴ₂ - углы падения на поверхности пластин P₁ и P₂;  ϴ’₁ и ϴ’₂ - соответствующие углы преломления. Если пластины строго параллельны, то ϴ’₁ = ϴ’₂  и Δ=0 . Поле зрения будет равномерно освещенным. При юстировке одну из пластин слегка наклоняют, поворачивая вокруг горизонтальной оси. При этом интерференционные полосы, наблюдаемые в установленную на бесконечность зрительную трубу, горизонтальны и эквидистанты. Они соответствуют низким порядкам интерференции и потому могут наблюдаться в белом свете. Значительное разведение пучков между пластинами позволяет поместить на их пути кюветы K₁ и K₂ с исследуемыми веществами. При этом оптическая разность хода изменится на (n2 - n1)· l,где l –длина кюветы, что вызовет смещение интерференционной картины.  

5 

11

     С помощью Интерферометра Жамена проводят количественный анализ газовых смесей — определяют концентрацию некоторых газообразных примесей, например метана и СО₂ , в воздухе шахт (т. к. n зависит от природы газа). 

6 

12 

ПРИМЕНЕНИЕ

13 

ВЫВОД 

Применение  интерферометров многообразно. Кроме  перечисленного, они применяются  для изучения качества изготовления оптических деталей, измерения угла, исследования быстропротекающих  процессов, происходящих в воздухе, обтекающем летательные аппараты, и т. д.  С помощью интерферометров исследовалось  также распространение света  в движущихся телах, что привело  к фундаментальным изменениям представлений  о пространстве и времени.  

16 

Спасибо за внимание!!!