Vad är Mach-Zehnder-interferometern?

Mach-Zehnder-interferometern är en enhet som används för att göra exakta optiska mätningar.Det kan visa störningar genom att dela en lätt stråle och mäta fasförändringarna mellan de två.För mer än ett sekel sedan skapades enheten av de framstående fysikerna Ludwig Zehnder och Ludwig Mach.Ett mångsidigt diagnostiskt verktyg, mach-Zehnder-interferometern används för att illustrera exempel inom kvantfysik, aerodynamik och plasmafysik.Luftflöden runt aerodynamiska strukturer och temperaturförändringar, tryck och densitet i gasformiga medier kan observeras.

De grundläggande komponenterna i interferometern är en ljuskälla, två stråldelare, två speglar och två detektorer.Stråldelaren är oftast en halvsilverad spegel som bryter en del av ljusstrålen och återspeglar resten.Ljus från en ljuskälla, vanligtvis en laser, faller på en stråldelare, som delar upp ljuset i två strålar med lika intensitet.Strålarna rör sig i olika riktningar och träffar de två speglarna.Fasen för varje ljusstråle ändras genom dess kontakt med spegelytan.

Strålarna rekombineras i den andra stråldelaren, och detektorerna hjälper till att studera fasskillnaderna i ljusvägarna.Ett alternativt arrangemang har de rekombinerade balkarna passerar genom en positiv lins, vilket får balkarna att fokusera på en enda punkt.Om alla reflekterande ytor är inriktade på ett sådant sätt att de är helt parallella, produceras inga störningar i störningar när strålarna rekombineras.Om spegelytans vinklar skiljer sig till och med något, emellertid, ger de rekombinerade balkarna störningar.Störningsfransmönstret som produceras av Mach-Zehnder-interferometern kommer att visa mörka och ljusa linjer som varierar i intensitet.

Enheten är extremt känslig och kan till och med fungera som en exakt termometer.Till exempel kan en cell fylld med vatten placeras i vägen för en av de delade balkarna, medan en annan fylld med luft kunde placeras i den andra vägen.Brytningsindexet för vätskor som vatten beror på temperaturen, och om vattnet i cellen upplever till och med en liten temperaturförändring ses effekten i det resulterande fransmönstret.Det är möjligt att mäta mycket små förändringar i vattentemperaturen med Mach-Zehnder-interferometern.

Det är viktigt att ha en förståelse för optik när du använder en mach-Zehnder-interferometer för att göra exakta mätningar.När ljuset faller på en yta, förskjuts det reflekterade ljuset med exakt en halv våglängd om materialet på andra sidan ytan har ett högre brytningsindex.Om brytningsindexet för detta material är lägre, finns det ingen fasförändring i den reflekterade strålen.När ljus reser från ett medium till ett annat finns det ingen fasändring heller, men strålens riktning ändras på grund av brytning.

Mach-Zehnder-interferometern kan också användas för att studera brytningsindexet för gaser och till och med kontrollera objekt för föremål förflathet.Mätning av optiska felaktigheter i en platta eller yta kan också utföras med hjälp av interferometern.Vissa forskare använder också interferometern i flödesvisualiseringsapplikationer genom att använda tekniken för ljusdiskriminering för att observera förändringar.