Explicación del cambio de franja del interferómetro de Michelson

He estado trabajando en un experimento en el que 2 portaobjetos de microscopio de vidrio se pellizcan en un extremo (de modo que haya una "cuña" de aire entre ellos) y se colocan en la trayectoria de un láser en una pata de un interferómetro de Michelson. Cuando muevo los portaobjetos de vidrio (fracciones de mm a la vez) de modo que la trayectoria del láser esté más cerca o más lejos del lugar donde se pellizcan los portaobjetos, se produce un desplazamiento marginal. ¡Parece que no puedo explicar por qué sucede esto! ¡Cualquier ayuda para explicar este fenómeno sería muy apreciada! Si se necesitan más detalles sobre la configuración o las dimensiones de las diapositivas, hágamelo saber. Además, se produjo un cambio de franja completo de "claro a oscuro" aproximadamente cada 4 mm de movimiento de las diapositivas.configuración del experimento

¿Qué hiciste para resolver tu tarea?
¿Está utilizando un haz que hace múltiples reflejos dentro de la cuña?
¿Cómo es la planitud de sus placas de vidrio; si usa una sola placa (en lugar de un par pellizcado), ¿ve el mismo efecto? ¿Ves un efecto similar si inclinas las placas de vidrio? No es imposible que la capa restringida de gas entre las placas de vidrio tenga un índice de refracción ligeramente diferente, pero una estimación de la parte posterior de la envolvente lo sitúa en 10 8 m Cambio de OPL que probablemente esté en el límite de la sensibilidad de su instrumento.
En realidad, el cambio de franjas no parecía ocurrir con muchos pares de diapositivas, pero con algunas de ellas obtuvimos un cambio de franjas casi constante a medida que movíamos lentamente las diapositivas en el haz. Tampoco estoy seguro de la planitud de las diapositivas. ¿Cómo crearía eso un patrón de franjas que fuera casi constante? es decir, por cada mm que movíamos las diapositivas, el patrón se movería 1/4 de margen más o menos
¿Tus flecos son lineales o circulares?
@WhatRoughBeast Los flecos son lineales
@ User58220 No hice nada especial para asegurarme de que se produjeran múltiples reflejos, pero el vidrio refleja aproximadamente el 4% de la luz incidente que lo golpea. Incluso con esta cantidad de reflexión, ¿podría esto explicar el cambio del patrón de franjas?

Respuestas (4)

Esto es una especulación, pero si sus portaobjetos no tienen un grosor uniforme o si están doblados como resultado del pellizco, presentarán una longitud de trayectoria diferente en una pata del interferómetro (y, por lo tanto, darán lugar a un cambio en la franja). patrón). Esto puede quedar claro mirando este diagrama:

ingrese la descripción de la imagen aquí

En el diagrama de la izquierda, la longitud total del camino es independiente de la posición del rayo; en todos los casos, la luz se desvía en la misma medida en que interactúa con las diferentes superficies. En el diagrama de la derecha, los rayos más cercanos al "punto de pellizco" atravesarán menos vidrio que los que están más lejos (que intersecan el vidrio en un ángulo mayor). Esto significa que la longitud de la ruta cambiará a medida que mueva las diapositivas de izquierda a derecha.

No está claro si hay un espaciador como parte de su "cuña" (me imagino que debe haber uno, pero no puedo verlo en su foto). Si lo hay, entonces el clip grande que usa seguramente doblará las diapositivas; y un interferómetro de Michelson es muy, muy sensible a las diferencias de longitud de trayecto...

En realidad, no hay un espaciador, pero me imagino que las diapositivas aún podrían estar dobladas por la presión y tal vez algo de suciedad o partículas adheridas al interior de las diapositivas. ¿Hay alguna forma de estimar la cantidad que tendrían que doblarse las diapositivas para ver esta cantidad de desplazamiento de franjas? Lo siento, no tengo mucha información sobre cómo se pellizcan las diapositivas. Los portaobjetos tienen aproximadamente 1 mm de grosor cada uno con un índice de refracción de alrededor de 1,51-1,54.

Supongo que el efecto surge del hecho de que su interferómetro no está alineado correctamente. La presencia de franjas lineales, en lugar de circulares, sugiere que hay una desalineación angular. Luego, mover la cuña provoca un cambio lateral en el punto de intersección del haz y el deslizamiento en ángulo, lo que da como resultado un cambio en la posición aparente del haz en el objetivo.

Intente alinear el sistema para producir un patrón de franjas de ojo de buey y vea si la anomalía persiste.

Estoy bastante seguro de que el interferómetro estaba alineado, ya que intentamos con mucho cuidado que el patrón de franjas se viera claramente, y nunca hubo ninguna alineación que hiciera un patrón circular. Ahora que lo pienso, una configuración con una lente hizo un patrón circular. Sin embargo, ¿por qué es necesario tener un patrón circular?
Despejar los flecos no es alineación. Para franjas descentradas (verticales), piense en dos fuentes que estén desplazadas lateralmente. Si el desplazamiento cambia, la ubicación de la franja (la misma longitud de ruta desde ambas fuentes) también cambiará. Y si el haz de cuña no es perfectamente perpendicular a su espejo, la ubicación del frijol de retorno variará con la ubicación de la cuña. Véase, por ejemplo, en.wikipedia.org/wiki/Michelson_interferometer , fig 3.
Sí, el patrón de diana ocurre cuando tienes los ángulos correctos en los espejos. Es posible que desee ajustarlos y el ángulo del haz para producir la diana, luego coloque las diapositivas para preservar la diana.

Esta respuesta se basa en la idea de Floris de que las diapositivas podrían estar dobladas.

Digamos que el láser golpea el tobogán en un ángulo de θ y viaja a través del panel en un ángulo de θ = pecado 1 ( norte a norte s pecado ( θ ) ) . Supongamos que la curvatura es lo suficientemente ligera como para que el láser salga esencialmente paralelo a cómo entró. También voy a asumir que estás usando un λ = 633 norte metro láser. Podemos expresar el cambio de fase de no tener diapositivas como ϕ = 4 π D λ segundo θ ( norte s norte a segundo ( θ θ ) ) usando un poco de trigonometría, donde D es el espesor de un portaobjetos. Queremos la curvatura que es d θ d s , dónde d s = segundo θ d X . expresemos d θ d s = ( d ϕ d θ ) 1 ( d ϕ d X ) porque θ . Tú mediste d ϕ d X ser 2 π 4 metro metro , y especificado norte s = 1.52 = norte s norte a . Digamos que nuestro ángulo de incidencia es de 10 grados. Ahora le daremos este lío a Wolfram .

Entonces, en este punto, debemos tener una curvatura de 0,06 grados por mm para observar este efecto marginal.

¿O tal vez debería decir que esto es quizás una no respuesta? .6 grados por cm es bastante observable a simple vista con la ayuda de una regla, por lo que el efecto marginal puede deberse a otra cosa (suponiendo que mi análisis no fue defectuoso)
Mmmm, muy interesante. Definitivamente no estaba visiblemente doblado, y apenas podía colocar el borde de una hoja de afeitar en la parte más ancha entre los portaobjetos de vidrio.

En los 2 vidrios hay 4 superficies, es decir, interfaz aire/vidrio, y 8 orientaciones de superficie (a..h) y mucho espacio para la interferencia entre los reflejos y el haz principal.

LASER (air) a1b (glass) c2d (air) e3f (glass) g4h

En cada interfaz, el reflejo que se reflejará hacia adelante nuevamente (autointerferencia) busque iridiscencia en materiales delgados.

Respuesta anterior, ahora no importa: Evaluar las dimensiones de la rosca del tornillo que mueve la abrazadera (distancia, paso) y cuantas vueltas se requieren para una determinada desviación. No veo el tornillo, pero imagino que existe e influye en el resultado.

Se instaló en un escenario de traducción lineal, por lo que ya sé que se necesitaron alrededor de 2 mm de movimiento para obtener un cambio de franja completo. Me preguntaba por qué los flecos se están moviendo.
Una foto estaría bien. Cambiaré mi respuesta para incluir interferencias.
¿De qué te gustaría una foto?
del montaje (a la derecha) que sujeta las gafas. (¿Cuál es la distancia entre las gafas?)
No medí la distancia entre los lentes y, lamentablemente, no tengo otra buena imagen de la abrazadera que los sostiene. Era solo un clip de carpeta de la tienda que estaba apretando un extremo