تداخل امواج و انواع تداخل سنج

آکا ايران/ تداخل سنجي (interferometry) دانش ترکيب دويا چند موج است به نحوي که با بررسي موج حاصل از اين ترکيب بتوان اطلاعاتي در مورد موج‌هاي ورودي بدست آورد.اساس کار تداخل سنج‌ها بر پايه اصول تداخل نور مي‌باشد. بر اساس اصول تداخلي چنانچه دو منبع نوري همدوس نورشان با يکديگر تداخل کند اين پرتوها با يکديگر برهم‌نهي نموده و نتيجه اين برهم‌نهي نواحي تاريک و روشن در فضا خواهند بود. اگر تغييري در محيط انتشار اين دو پرتو يا هرکدام از آن‌ها رخ دهد (مانند تغيير دما، فشار، طول موج و مانند آن) نقش تداخلي دو پرتو (نواحي تاريک و روشن) تغيير خواهد کرد با ثبت اين تغييرات و اندازه گيري آن‌ها مي‌توان به تغييرات روي داده در محيط پي برد. تداخل سنج‌ها به دو گروه دسته بندي مي‌شوند: 2.تداخل ‌سنج شکافنده جبهه موج در اين نوع از تداخل ‌سنجها جبهه موج اوليه شکافته شده و اين جبهه‌ها همچون چشمه امواج ثانويه بکار مي‌روند. جبهه‌هاي امواج ثانويه باهم تداخل کرده و نقش فريزهاي تداخلي را بر روي پرده بوجود مي‌آورند. آنچه سبب ايجاد تداخل مي‌شود اختلاف مسير بين دو پرتو نوري در راه رسيدن به پرده است و اين عاملي است که سبب ايجاد اختلاف فاز بين دو پرتو نوري مي‌شود. آزمايش يانگ يک موج تخت تکفام فرضي که شکاف باريک درازي را روشن مي‌کند در نظر مي‌گيريم. از آن شکاف موجي استوانه‌اي خارج مي‌شود، و فرض مي‌کنيم که اين موج به نوبه خود روي دو شکاف باريک موازي و نزديک هم بتابد. اين شکافها دو چشمه ثانوي همدوس را تشکيل مي‌دهند. هر جا که اموج حاصل از دو شکاف بر روي هم مي‌افتد تداخل روي مي‌دهد. آينه دوگانه فرنل آينه دوگانه فرنل شامل دو آينه تخت نقره اندود است که با زاويه بسيار کوچکي نسبت به هم قرار گرفته‌اند. يک بخش از جبهه موج استوانه‌اي که از شکاف S خارج مي‌شود، از آينه اول باز تابيده مي‌شود. در حاليکه بخش ديگر جبهه موج از آينه دوم باز مي‌تابد. در ناحيه‌اي که دو موج بر هم نهاده مي‌شوند، يک ميدان تداخلي در فضا بوجود مي‌آيد. اختلاف راه نوري بين دو پرتو مثل آزمايش يانگ ، مضرب صحيحي از طول موج است. منشور دوگانه فرنل منشور دوگانه فرنل شامل دو منشور نازک است که پايه‌هاي آنها به هم چسبيده‌اند. يک تک موج استوانه‌اي به دو منشور برخورد مي‌کند. بخش بالاي جبهه موج به طرف پايين کشيده مي‌شود. در حاليکه بخش پايين‌تر به طرف بالا مي‌شکند. در ناحيه برهمنهي تداخل رخ مي‌دهد. آينه لويد اين آينه شامل يک قطعه تخت دي‌الکتريک ويا فلزي است که همچون آينه بکار مي‌رود و بخشي از جبهه موج استوانه‌اي ورودي شکاف S از آن بازتابيده مي‌شود. بخش ديگر جبهه موج مستقيما از شکاف به پرده مي‌تابد. اگر ورقه‌اي نازک از يک ماده شفاف در مسير پرتوهاي که مستقيما بسوي پرده حرکت مي‌کنند قرار گيرد اين ورقه شفاف اثر فزاينده شمار طول موجها را در هر پرتو مستقيم خواهد داشت. 2.تداخل‌ سنج‌ شکافنده دامنه موج فرض مي‌کنيم که يک موج نوري بر آينه نيم نقره اندودي فرود آيد. بخشي از اين موج از آينه عبور مي‌کند و بخش ديگري از آينه منعکس مي‌شود. البته دامنه‌هاي هر دو موج عبوري و بازتابيده ، از موج اصلي کمتر خواهند بود. مي‌توان گفت که دامنه شکافته شده است. اگر دو موج جدا شده به نحوي بتوانند دوباره در يک آشکار ساز به هم برسند، تا مادامي که همدوسي اصلي بين اين دو موج از بين نرفته است، تداخل نتيجه خواهد شد. انواع دستگاههاي تداخل سنجي تداخل‌ سنج مايکلسون يک چشمه گسترده موجي را گسيل مي‌کند. باريکه شکاف موج را دو قسمت مي‌کند که قسمتي به سمت راست و قسمت ديگر در امتداد زمينه به راه خود ادامه مي‌دهد. اين دو موج بوسيله آينه‌هاي بازتابيده شده و به باريکه شکاف برگردانده مي‌شود. بخشي از موجي که از مي‌آيد، از باريکه شکاف به طرف پايين عبور کرده و بخشي از موج گسيلي از بوسيله باريکه شکاف به سمت آشکار ساز منحرف مي‌شود. بدين ترتيب دو موج يکي مي‌شوند و مي‌توان انتظار تداخل را داشت تداخل‌ سنج ماخ زنور اين تداخل ‌سنج از دامنه شکاف و دو آينه کاملا بازتابان تشکيل شده است. دو موج داخل دستگاه در امتداد مسيرهاي جداگانه حرکت مي‌کنند. اختلاف بين مسيرهاي نوري مي‌تواند بوسيله کجي ناچيزي در يکي از باريکه شکافها پديد آيد. چون اين دو مسير از هم جدا شده‌اند، به خط کردن تداخل ‌سنج نسبتا مشکل است. وارد کردن يک شي در باريکه ، اختلاف مسير نوري را تغيير مي‌دهد، در نتيجه نقش فريزها تغيير خواهد کرد. انواع دستگاههاي تداخل سنجي تداخل ‌سنج ساگناک اين تداخل ‌سنج از چهار بازو تشکيل شده است. جنبه مهم دستگاه اين است که باريکه‌ها دو مسير مشابه ولي در راستاهاي مخالف را اختيار مي‌کنند و هر دو پيش از آنکه براي تشکيل تداخل باهم متحد شوند، حلقه‌هاي بسته‌اي را تشکيل مي‌دهند. يک جابجايي جزئي اختياري در سمتگيري يکي از آينه‌ها باعث ايجاد اختلاف در طول مسير شده و در نتيجه يک نقش فريز تشکيل خواهد شد. تداخل ‌سنج چند باريکه‌اي تداخل ‌سنج چند باريکه‌اييک تيغه شيشه‌اي است که دو رويه آن اندکي نقره اندود شده باشد. در اين تداخل‌ سنجها نور حاصل از منبع توسط عدسي محدب موازي مي‌شود. دسته پرتوهاي موازي به باريکه برخورد کرده و هر پرتو بعد از شکست (قسمتي منعکس) وارد تيغه شيشه‌اي شده ، به سطح مقابل تيغه برخورد مي‌کند. بخشي از نور از اين سطح منعکس شده و بخشي دوباره شکست يافته و وارد هوا مي‌شود. بخش بازتابي از سطح دوم دوباره به سطح اول برخورد کرده و بخشي از آن منعکس و بخش ديگر دوباره وارد هوا مي‌شود. اين عمل چندين بار تکرار مي‌شود و شمار بسيار زيادي از پرتوها بازتابش داخلي پيدا خواهند کرد. تداخل‌سنج فابري ‌پرو دو شيشه نيم نقره اندود يا آلومينيوم اندود که از نظر نوري تخت هستند، سطوح بازتابنده مرزي را تشکيل مي‌دهند. پرتو از طريق تيغه‌اي که بطور جزئي نقره اندود شده است وارد مي‌شود و در فاصله بين دو تيغه چندين بار بازتابيده مي‌شود. پرتوهاي تراگسيليده بوسيله يک عدسي جمع شده و به کانوني روي يک پرده هدايت مي‌شوند، که در آنجا باهم تداخل کرده و لکه‌هاي روشن يا تاريک را تشکيل مي‌دهند