Интерферометр Майкельсона

[anufrieva]

rustot в сообщении #807920 писал(а):

если провести такую интерференцию между лучами отраженными от передней задней поверхности пленки, то интерферометр будет измерять время, проведенное одним из лучей в пленке. он же измеряет разность времени двух лучей в пути, а она будет отличаться только на эту величину. в чем цель данной схемы кроме измерения толщины отражающей пленки по известной скорости света в ней или наоборот скорости света в ней при известной ее толщине?

Уважаемы rustot . Я хочу показать, что интерференционная картинка, при вращение данной конструкции в горизонтальной плоскости не будет отличаться от интерференционной картины, при вращении в вертикальной плоскости. Как мне видится, что описанная мной конструкция, вместе со мной, вполне способна показать такой опыт.

Для человека, который ничего про физику не знает, я бы подготовила такой план объяснений.
Есть 2 гипотезы:
1. Предположим, что скорость света зависит от вектора и модуля вектора гравитации. По вектору гравитации, свет распространяется быстрее, против - медленнее.
2. Предположим, что скорость света не зависит от вектора и модуля вектора гравитации. Свет во всех направлениях распространяется одинаково.

Проверим первое предположения интерферометром, который я предложила сделать.
а. Время, за которое предстоит пройти свету по вектору гравитации ширину зеркала, будет отличаться от времени которое нужно пройти свету, когда луч лазера повернут на 90 градусов относительно вектора гравитации.
б. Если а будет иметь место, то интерференционная картина будет отличаться, когда луч лазера светит по вектору гравитации и когда луч лазера повернут на 90 градусов относительно вектора гравитации.

Если в опыте будет наблюдаться б, то будет верна 1-ая гипотеза (конечно, после всех проверок, которые исключают ошибку).
Если б наблюдаться не будет, то верна 2-ая гипотеза.

Я надеюсь, что получу подтверждение 2-ой гипотезы, т.к. это цель моей работы.

[rustot]

я не пойму как вы в такой конструкции собираетесь измерять скорость. интерферометр сам по себе измеряет временную задержку, с которой друг относительно друга два клона изначально одного луча достигают экрана

у вас все что может повлиять на эту задержку - время нахождения одного из клонов внутри отражающей пластины. больше ничего, по сравнению с другим клоном, на эту задержку повлиять не может. поэтому такая конструкция хоть метр хоть километр длиной будет показывать одну и ту же картину, зависящую только от процессов внутри отражающей пластины, потому-что весь остальной путь они проходят в одинаковых условиях

в оригиальном опыте два клона луча весь свой длинный путь проходили совсем разными, перпендикулярными друг другу, путями. соответственно на их задержку в пути могло повлиять, если бы по разным направлениям скорость их распространения отличалась бы друг от друга. именно это и проверялось в опыте, не отличается ли средняя скорость луча с севера на юг и обратно от скорости второго луча с запада на восток и обратно

anufrieva в сообщении #807931 писал(а):

а. Время, за которое предстоит пройти свету по вектору гравитации ширину зеркала, будет отличаться от времени которое нужно пройти свету, когда луч лазера повернут на 90 градусов относительно вектора гравитации.

ну повернули вы установку, ОБА луча теперь идут вдоль линий поля гравитации, а до этого ОБА шли перпендикулярно им. ничего не изменится поскольку измеряется РАЗНОСТЬ времени в пути между двумя лучами (а не абсолютное время в пути), а они оба синхронно меняют условия распространения и разности никакой не возникнет

[anufrieva]

rustot в сообщении #807966 писал(а):

я не пойму как вы в такой конструкции собираетесь измерять скорость. интерферометр сам по себе измеряет временную задержку, с которой друг относительно друга два клона изначально одного луча достигают экрана

у вас все что может повлиять на эту задержку - время нахождения одного из клонов внутри отражающей пластины. больше ничего, по сравнению с другим клоном, на эту задержку повлиять не может. поэтому такая конструкция хоть метр хоть километр длиной будет показывать одну и ту же картину, зависящую только от процессов внутри отражающей пластины, потому-что весь остальной путь они проходят в одинаковых условиях

в оригиальном опыте два клона луча весь свой длинный путь проходили совсем разными, перпендикулярными друг другу, путями. соответственно на их задержку в пути могло повлиять, если бы по разным направлениям скорость их распространения отличалась бы друг от друга. именно это и проверялось в опыте, не отличается ли средняя скорость луча с севера на юг и обратно от скорости второго луча с запада на восток и обратно

anufrieva в сообщении #807931 писал(а):

а. Время, за которое предстоит пройти свету по вектору гравитации ширину зеркала, будет отличаться от времени которое нужно пройти свету, когда луч лазера повернут на 90 градусов относительно вектора гравитации.

ну повернули вы установку, ОБА луча теперь идут вдоль линий поля гравитации, а до этого ОБА шли перпендикулярно им. ничего не изменится поскольку измеряется РАЗНОСТЬ времени в пути между двумя лучами (а не абсолютное время в пути), а они оба синхронно меняют условия распространения и разности никакой не возникнет

Что же Вы хотите сказать, что луч лазера будет под разным углом падать на отражающую поверхность, то это никак не повлияет на ИФ картину?

Мне так видится, что при повороте, расстояния между лучами должно сместиться и фазы тоже, и это может повлиять на ИФ картину.

[rustot]

anufrieva в сообщении #808151 писал(а):

Мне так видится, что при повороте, расстояния между лучами должно сместиться и фазы тоже, и это может повлиять на ИФ картину.

рассмотрите 2 копии луча с момента их разделения и до момента попадания в одну и ту же точку экрана. именно они формируют ее яркость. все различие между ними - то что один некоторое время проведет в толще пластинки, а другой нет и только это время и отобразится на экране. а весь путь до зеркала а потом от зеркала до экрана они проводят в совпадающих условиях и никаких различий не накопится. то что вы нарисовали вообще никак не отобразится, поскольку параллельные копии в одну точку экрана попасть не могут

часто принцип действия интерферометра понимают неправильно, что он измеряет какие то там углы падения или величину смещения лучей друг от друга. ни того ни другого в интерферометре не измеряется. от углов падения зависит только ширина полос, а сам процесс их изменения (а именно это изменение измеряется) одинаков что для широких что для узких полос, на какую долю от их ширины они сместились. а от взаимного смещения лучей и вообще ничего не меняется. измеряемая величина - это только взаимная ЗАДЕРЖКА двух лучей а не что-то относящееся к их взаимному положению

полосы вообще нужны только для удобства. сам процесс измерения это фактически слежение за изменением яркости единственной точки на экране. два луча с задержкой $t_0$ сложились в одной точке на экране $\sin(w t) + \sin(w (t-t_0)) = 2 \cos(w t_0/2) \sin(w t+\varphi)$. яркость точки будет равна $2 + 2\cos(\frac{2\pi t_0}{T})$, где $T$ период излучателя. то есть при отсутствии задержки яркость максимальна. при задержке в половину периода излучения яркость снижается до нуля, потом опять растет. то есть у нас инструмент, позволяющий измерять время в долях периода излучения, а это очень малые величины.

а полосы лишь делают этот процесс удобнее, за "движением" полос в миллиметрах проще следить чем за изменением яркости точки в люменах, хотя это "движение" только этим изменением яркости и вызывается и измеряя движение вы измеряете изменение яркости, а значит измеряете время задержки между двумя лучами