Номер 7, страница 101 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

7. Как работает интерферометр?

7. Как работает интерферометр?

Интерферометр — это измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции волн, чаще всего световых.

Общий принцип работы таков: пучок света от источника (например, лазера) сперва разделяется на два или более когерентных пучка с помощью специального элемента, такого как полупрозрачное зеркало (светоделитель). Затем каждый из полученных пучков направляется по своему собственному оптическому пути, которые называют "плечами" интерферометра. Пройдя свои пути, пучки света снова сводятся вместе с помощью системы зеркал.

В месте соединения лучи накладываются друг на друга и интерферируют. Результат интерференции — усиление или ослабление итоговой волны — зависит от разности оптических длин путей, пройденных лучами. Эта разность называется разностью хода. Если разность хода равна целому числу длин волн ($\Delta d = k\lambda$), наблюдается конструктивная интерференция (яркая полоса). Если она равна нечетному числу полуволн ($\Delta d = (k + \frac{1}{2})\lambda$), наблюдается деструктивная интерференция (темная полоса).

Таким образом, на экране или в детекторе возникает интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос или колец. Любое, даже самое незначительное, изменение длины одного из плеч (например, из-за нагрева, механической деформации или изменения показателя преломления среды) приводит к изменению разности хода и, как следствие, к заметному смещению интерференционной картины.

Именно эта чрезвычайно высокая чувствительность к изменению разности хода позволяет использовать интерферометры для очень точных измерений. Например, в интерферометре Майкельсона, смещение одного из зеркал на расстояние, равное всего лишь четверти длины волны света, приводит к смене темной полосы на яркую и наоборот.

Применение интерферометров очень широко: от измерения длин и контроля качества оптических поверхностей до измерения показателя преломления газов, изучения далеких звезд (звездная интерферометрия) и регистрации гравитационных волн (детекторы LIGo и Virgo, представляющие собой гигантские интерферометры с плечами длиной в несколько километров).

Ответ: Интерферометр работает на принципе интерференции света. Он разделяет световой луч на два когерентных пучка, направляет их по разным путям, а затем снова сводит вместе. В результате их наложения возникает интерференционная картина, которая очень чувствительна к разности длин путей. Анализируя эту картину, можно производить чрезвычайно точные измерения длин, смещений, показателей преломления и других физических величин.