Интерферометр Майкельсона

Интерферо́метр Ма́йкельсона, двухлучевой оптический интерферометр, с помощью которого впервые была измерена длина волны света. В основе работы интерферометра лежит пространственное разделение пучка света с помощью разделительной пластинки для получения двух взаимно когерентных лучей, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции.

Схема интерферометра Майкельсона представлена на рисунке. Параллельный пучок света из объектива ${\displaystyle {\text{О}}_{2}}$ входного коллиматора падает на полупрозрачную разделительную пластинку ${\displaystyle {\text{П}}}$ и направляется к зеркалам ${\displaystyle {\text{М}}_{1}}$ и ${\displaystyle {\text{М}}_{2},}$ которыми в данном случае служат эталонная ${\displaystyle {\text{Э}}}$ и контролируемая ${\displaystyle {\text{К}}}$ пластинки. После отражения от зеркал-пластинок оба пучка вновь соединяются разделительной пластинкой ${\displaystyle {\text{П}}}$, направляются в объектив ${\displaystyle {\text{О}}_{3}}$ выходного коллиматора и интерферируют. При этом оба зеркала ориентированы так, чтобы контролируемая поверхность ${\displaystyle {\text{К}}}$ и мнимое изображение ${\displaystyle {\text{Э}}'}$ эталонной поверхности ${\displaystyle {\text{Э}}}$ в разделительной пластинке образовали небольшой воздушный клин толщиной в его средней части (на оптической оси) ${\displaystyle d=l_{2}-l_{1}}$, где ${\displaystyle l_{1}}$ и ${\displaystyle l_{2}}$ – расстояния от разделительной пластинки до зеркал, ${\displaystyle l_{1}=AB,\,l_{2}=AC}$. При интерференции наблюдаются полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина, максимумы интенсивности которых определяются из условия ${\displaystyle \Delta =2(l_{2}-l_{1})=2d=m\lambda }$. Анализ интерференционной картины проводится так же, как в интерферометре Физо.

Модернизованный интерферометр Майкельсона, в котором одно из плоских зеркал заменено сферическим, позволяет проводить контроль качества сферических (выпуклых или вогнутых) зеркал и качества объективов. Принцип интерферометра Майкельсона широко используется в ряде других технических интерферометров, например в интерферометрах для измерения абсолютных и относительных длин концевых мер (интерференционных компараторах). Большое число лазерных интерферометров также построено по схеме интерферометра Майкельсона. Благодаря высокой монохроматичности и когерентности лазерного излучения такие интерферометры позволяют проводить измерения при больших разностях хода, например измерять с высокой точностью большие линейные перемещения тел (достигающие нескольких метров), проводить проверку штриховых эталонных мер, шкал и др.

С помощью интерферометра Майкельсона впервые определена длина волны света и осуществлён опыт Майкельсона, доказавший независимость скорости света от движения Земли, что имело фундаментальное значение для специальной теории относительности. В настоящее временя интерферометр Майкельсона широко используется в астрономических и физических исследованиях, в частности, он лежит в основе оптической схемы современных лазерных гравитационных антенн. Интерферометр Майкельсона также применяется как спектральный прибор большой светосилы и высокой разрешающей способности, обладающий и рядом других преимуществ.