피조 간섭계
Fizeau interferometer
Fizau[1] 간섭계는 두 개의 반사 표면이 서로 마주보고 배치되는 계간 배열이다.그림 1에서 보듯이 투명한 첫 번째 반사경의 후면 반사광은 두 번째 반사경의 전면 반사광과 결합하여 간섭을 형성한다.
피조 인터페로미터라는 용어는 유명한 1851년 실험에서 히폴리테 피조(Hippolyte Fizeau)가 사용한 계간 배열도 말하는데, 이는 겉으로는 아우구스틴 진 프레스넬의 부분 에테르-드래그 가설을 뒷받침해 주었지만, 궁극적으로는 아인슈타인이 이론을 발전시키는 물리학의 위기를 가져오는 데 중요한 역할을 했다.특수 상대성 이론의Fizau 실험을 참조하십시오.
적용들
피조 간섭계는 광학 표면의 형상을 측정하는 데 일반적으로 사용된다.일반적으로, 가공된 렌즈나 거울은 원하는 모양을 가진 기준 조각과 비교된다.그림 1에서 피조 간섭계는 광학 평면을 시험하기 위해 설정될 수 있으므로 표시된다.정밀하게 계산된 기준 플랫이 시험 중인 플랫 위에 배치되고 좁은 스페이서로 분리된다.기준 플랫은 플랫의 후면 표면이 간섭을 일으키지 않도록 약간 경사져 있다(베벨링 정도의 일부만 필요).단색광의 시준 빔이 두 평면을 비추고, 빔 스플리터를 통해 프링글을 축상에서 볼 수 있다.[2][3]
참조 작품은 고정밀도 석판법에 의해 제작될 수 있기 때문에 확산 광학 소자(컴퓨터 생성 홀로그램 또는 CGH)에 의해 실현되기도 한다.그림 2는 시험 시 CGH의 사용을 예시한다.실제 CGH는 그림과 달리 1~10µm의 순서로 라인 간격을 두고 있다.레이저 광선이 CGH를 통과하면 제로 오더 확산 빔은 파동 전면 수정을 경험하지 않는다.그러나 1차 확산 빔의 파형은 시험 표면의 원하는 형태에 맞게 수정된다.그림으로 나타낸 Fizau 간섭계 시험 설정에서 제로오더 확산 빔은 구형 기준 표면으로 향하며, 1차 확산 빔은 두 반사 빔이 결합하여 간섭 프링크를 형성하는 방식으로 시험 표면 쪽으로 향한다.[4]
피조 간섭계는 또한 압력, 온도, 변형률 등을 측정하기 위해 광섬유 센서에도 사용된다.
피조의 에테르 드랙 실험
의의
1851년 피조는 그림 3에서 보는 바와 같이 매체의 움직임이 빛의 속도에 미치는 영향을 측정하기 위해 전혀 다른 형태의 간섭계를 사용했다.
당시 널리 퍼져 있던 이론에 따르면 움직이는 매체를 통해 이동하는 빛은 매체에 의해 끌려가므로 측정된 빛의 속도는 매체를 통한 속도의 단순한 합과 매체의 속도의 합이 된다.
피조는 정말로 끌리는 효과를 감지했지만 그가 관찰한 효과의 크기는 예상보다 훨씬 낮았다.그의 결과는 대부분의 물리학자들이 당황하고 있는 상황인 프레스넬의 부분적인 에테르 드랙 가설을 뒷받침해 주는 것 같다.
아인슈타인의 특수상대성이론의 등장으로 피조의 뜻밖의 측정에 대한 만족스러운 설명이 개발되기까지 반세기가 넘는 시간이 흘렀다.
실험 설정
기울어진 빔 스플리터에서 반사된 빛은 렌즈를 사용하여 평행하게 만들어 슬릿에 의해 두 빔으로 분할되며, 이 빔은 속도 v로 움직이는 물을 운반하는 튜브를 통과한다. 각 빔은 튜브의 다른 다리를 이동하며, 왼쪽의 거울에 반사되어 튜브의 반대쪽 다리를 통해 되돌아온다.따라서 두 빔은 같은 경로를 이동하지만 하나는 물의 흐름 방향으로, 다른 하나는 흐름을 반대한다.두 빔은 검출기에서 재결합되어 두 경로를 이동하는 시간의 차이에 따라 달라지는 간섭 패턴을 형성한다.[5]
간섭 패턴을 분석하여 관의 각 다리를 따라 빛이 이동하는 속도를 결정할 수 있다.
참고 항목
참조
- ^ 로슨, 피터 R. "긴 기준선 항성 간섭계 원리"1999년 8월 15일부터 19일까지 열린 1999년 미켈슨 서머 스쿨의 코스 노트.Peter R에 의해 편집됨.로슨.미국 항공우주국, 캘리포니아 공과대학교, 패서디나, 2000년 캘리포니아 공과대학교 제트 추진 연구소에서 발행했다.
- ^ "Guideline for Use of Fizeau Interferometer in Optical Testing" (PDF). NASA. Archived from the original (PDF) on 25 September 2018. Retrieved 8 April 2012.
- ^ "Interferential devices - Fizeau Interferometer". Optique pour l'Ingénieur. Retrieved 8 April 2012.
- ^ Burge, J. H.; Zhao, C.; Dubin, M. (2010). "Measurement of aspheric mirror segments using Fizeau interferometry with CGH correction" (PDF). Proceedings of SPIE. Modern Technologies in Space- and Ground-based Telescopes and Instrumentation. 7739: 773902. Bibcode:2010SPIE.7739E..02B. doi:10.1117/12.857816.
- ^ Robert Williams Wood (1905). Physical Optics. The Macmillan Company. p. 514.
