Giao thoa kế Mach-Zehnder là gì?

Giao thoa kế Mach-Zehnder là một thiết bị được sử dụng để thực hiện các phép đo quang chính xác.Nó có thể chứng minh sự can thiệp bằng cách tách một chùm sáng và đo sự dịch pha giữa hai.Hơn một thế kỷ trước, thiết bị được tạo ra bởi các nhà vật lý nổi tiếng Ludwig Zehnder và Ludwig Mach.Một công cụ chẩn đoán đa năng, giao thoa kế Mach-Zehnder được sử dụng để minh họa các ví dụ về vật lý lượng tử, khí động học và vật lý plasma.Không khí chảy xung quanh các cấu trúc khí động học, và thay đổi nhiệt độ, áp suất và mật độ trong môi trường khí có thể được quan sát. Các thành phần cơ bản của giao thoa kế là một nguồn sáng, hai bộ tách chùm, hai gương và hai máy dò.Bộ chia chùm tia thường là một gương nửa bạc, khúc xạ một phần của chùm sáng và phản xạ phần còn lại.Ánh sáng từ một nguồn sáng, thường là tia laser, rơi vào bộ tách chùm, chia ánh sáng thành hai chùm có cường độ bằng nhau.Các dầm di chuyển theo các hướng khác nhau và đánh hai gương.Pha của mỗi chùm ánh sáng được thay đổi bằng cách tiếp xúc với bề mặt gương. Các chùm tia được kết hợp lại trong bộ tách chùm thứ hai và các máy dò hỗ trợ trong nghiên cứu về sự khác biệt pha trong các đường dẫn ánh sáng.Một sự sắp xếp thay thế có các chùm tia được tái tổ hợp đi qua một ống kính dương, khiến các chùm tia tập trung tại một điểm duy nhất.Nếu tất cả các bề mặt phản xạ được căn chỉnh theo cách mà chúng hoàn toàn song song, không có rìa nhiễu nào được tạo ra khi các chùm tia kết hợp lại.Tuy nhiên, nếu các góc của bề mặt gương khác nhau một chút, thì các chùm tia được tái tổ hợp tạo ra các rìa nhiễu.Mô hình rìa nhiễu được tạo ra bởi giao thoa kế Mach-Zehnder sẽ hiển thị các đường tối và sáng khác nhau về cường độ.Thiết bị cực kỳ nhạy cảm và thậm chí có thể hoạt động như một nhiệt kế chính xác.Ví dụ, một tế bào chứa đầy nước có thể được đặt vào đường dẫn của một trong các chùm tia, trong khi một tế bào khác chứa đầy không khí có thể được đặt trong con đường khác.Chỉ số khúc xạ của chất lỏng như nước phụ thuộc vào nhiệt độ và nếu nước trong tế bào trải qua thậm chí thay đổi nhiệt độ nhẹ, hiệu ứng được nhìn thấy trong mô hình rìa kết quả.Có thể đo lường sự thay đổi rất nhỏ về nhiệt độ nước với giao thoa kế Mach-Zehnder. Điều quan trọng là phải có sự hiểu biết về quang học khi sử dụng giao thoa kế Mach-Zehnder để thực hiện các phép đo chính xác.Khi ánh sáng rơi trên bề mặt, ánh sáng phản xạ sẽ thay đổi chính xác một nửa bước sóng nếu vật liệu ở phía bên kia của bề mặt có chỉ số khúc xạ cao hơn.Nếu chỉ số khúc xạ của vật liệu này thấp hơn, thì không có thay đổi pha trong chùm tia phản xạ.Khi ánh sáng di chuyển từ môi trường này sang môi trường khác, cũng không có sự thay đổi pha, mà là hướng của chùm tia thay đổi do khúc xạ.độ phẳng.Đo độ không chính xác quang học trong một tấm hoặc bề mặt cũng có thể được thực hiện với sự trợ giúp của giao thoa kế.Một số nhà khoa học cũng sử dụng giao thoa kế trong các ứng dụng lặp lại dòng chảy bằng cách sử dụng kỹ thuật phân biệt ánh sáng để quan sát những thay đổi.