Cambio de fase del divisor de haz del interferómetro de Michelson

En un interferómetro de Michelson (imagen de Optics by E. Hecht ) .

Para citar del mismo libro:

Como muestra la figura, la diferencia de camino óptico para estos rayos es casi 2 d porque ⁡ 0 . Hay un término de fase adicional que surge del hecho de que la onda que atraviesa el brazo O METRO 2 se refleja internamente en el divisor de haz, mientras que el O METRO 1 -la onda se refleja externamente en O . Si el divisor de haz es simplemente una placa de vidrio sin recubrimiento, el cambio de fase relativo resultante de las dos reflexiones será π radianes

Considere una viga de B de S hacia O . En O se divide en dos haces:

Haz B1 :

  1. Resultados de la refracción de B en el divisor de haz O hacia el espejo METRO 1 .
  2. se refleja en sentido contrario en METRO 1 .
  3. se refleja hacia D en O . ¿Se refleja antes de entrar? O o después de entrar O y encontrar el aire al otro lado?

Haz B2 :

  1. Resultados de la reflexión de B en el divisor de haz O hacia el espejo METRO 2 . ¿Debería haber un cambio de fase aquí? Esta debe ser una interfaz de aire/(revestimiento de vidrio/metal).
  2. se refleja en sentido contrario en METRO 2 .
  3. Pasa a través de O hacia el detector D .

Pregunta: ¿Alguien podría decirme en cuál de estos pasos ocurre un cambio de fase? Me parece que podría pasar a pasos B 1 − 2 , B 1 − 3 , B 2 − 1 y B 2 − 2 , pero eso probablemente no sea correcto.

Un pequeño consejo: ha mezclado 1 y 2 en sus notaciones para las vigas. Sería mejor si B1 correspondiera a M1 y lo mismo para el otro. :)
Buena idea, no me he fijado en eso. La notación ahora se corresponde con la que ha utilizado :).

Respuestas (2)

Un detalle menor, que es extremadamente importante en este contexto, y que quizás se le pasó por alto, es que el divisor de haz está parcialmente plateado en la superficie inferior, lo que implica que la ubicación adecuada del punto O está en la superficie inferior del divisor de haz. (en la interfaz vidrio-aire).

Si tenemos en cuenta este detalle, la explicación es muy sencilla:

  • Hay π cambios de fase en los pasos B1-2 y B2-2, pero estos son comunes para ambos haces y, por lo tanto, no contribuyen a ninguna diferencia de fase relativa neta. ( Estas reflexiones se representan como tales en el diagrama editado )

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • La única diferencia de fase relativa surge debido a la reflexión completa en B1-3 (reflexión en la superficie exterior inferior del divisor de haz). Esto ocurre solo para uno de los dos haces, no para ambos. Por lo tanto, la diferencia de fase relativa neta es π radianes ( Esto se representa en el diagrama para el haz de color rojo. Tenga en cuenta que esto no es cierto para el otro haz, que se muestra en azul) .

  • (IMPORTANTE) No hay cambio de fase de π en el haz reflejado, que surge en la división original del punto de amplitud O, originalmente. Esto se debe a que la división tuvo lugar en la interfaz inferior, donde la interfaz era vidrio-aire y no aire-vidrio. Si invocamos la relación de Stokes, tienes un cambio de fase de π en un reflejo en una interfaz rara-densa. Esto no se ajusta a la descripción. ( Por lo tanto, no hay cambio de fase de π para el rayo azul en la figura. )

Por lo tanto, la diferencia de fase relativa total entre los dos haces coherentes, cuando se recombinan, es solo π radianes

( Imagen original editada por sugerencia de Floris ).

Si agregó un diagrama, esta podría ser una muy buena respuesta.
@Floris - Gracias por la sugerencia, señor. Hecho. :)
@TheDarkSide: Gracias por la respuesta detallada, me ha ayudado mucho. Creo que B2-3 en su punto anterior al último debe cambiarse a B1-3. Acepto toda la responsabilidad por la confusión relacionada con la notación :).
@pseudomarvin: sí, con nuestras anotaciones consistentes, debería ser B1-3. Arreglaré esa parte. Además, me alegro de que haya ayudado. :)
@TheDarkSide: ¿puedes aclarar mi otra confusión? Si hay un cambio de fase de π, entonces la franja central debería ser un dorso oscuro, ¿no? Entonces, ¿por qué en estos ejemplos vemos una banda brillante central? pages.physics.cornell.edu/p510/O-2_Michelson_Interferometer y en.wikipedia.org/wiki/…
Su último punto (marcado como IMPORTANTE): la interfaz no es vidrio en el aire, es vidrio en plata.

Hay un cambio automático en la fase cuando la onda va... rebota en el espejo. Luego, después de todo eso, comienzas a jugar con las longitudes de las rutas para introducir más cambios de fase.

No: el cambio de fase ocurre solo en la reflexión, no en la transmisión.
Un poco menos mal... todavía no del todo bien. El cambio de fase ocurre durante la reflexión cuando pasa de un índice bajo a uno alto, por lo tanto, en la reflexión externa, pero no en la reflexión interna.
Cambio de fase del divisor de haz del interferómetro de Michelson
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