С помощью интерферометра Майкельсона (1852-1931) впервые было проведено систематическое изучение тонкой структуры спектральных линий и выполнено первое прямое сравнение эталонного метра с длиной световой волны. Знаменитый опыт Майкельсона Морли, целью которого было обнаружение движения Земли относительно эфира (см. § 102), был выполнен также с помощью интерферометра Майкельсона. В настоящее время интерферометр Майкельсона устарел. Однако историческое значение указанных выше исследований, в особенности последнего, слишком велико. Поэтому необходимо хотя бы кратко остановиться на описании устройства и работы интерферометра Майкельсона.
Схема интерферометра приведена на рис. 140. Свет от протяженного источника $S$ попадает на плоскопараллельную разделительную пластинку $P_{1}$, покрытую полупрозрачным тонким слоем серебра или алюминия. Эта пластинка частично пропускает, частично отражает свет, разделяя падающий пучок на два взаимно перпендикулярных пучка. Первый пучок, пройдя через пластинку $P_{1}$, отражается обратно зеркалом $M_{1}$, а затем частично отражается от пластинки $P_{1}$ в направлении $A O$. Второй пучок, отразив; шись от покрытой металлом поверхности пластинки $P_{1}$, направляется к зеркалу $M_{2}$, отражается от него, снова проходит через. властинку $P_{1}$ и далее идет в направлении $A O$, как и первый пучок.
—————————————————————-
0059_fiz_ob_sivukhin_01_04_no_photo_page-0255.jpg.txt
§ 35]
ИНТЕРФЕРОМЕТР МАИКЕЛЬСОНА
243
Таким образом, от одного и того же источника получаются два пучка лучей одинаковой интенсивности, идущих в зрительную трубу, где и наблюдаются интерференционные полосы.
На пути первого пучка лучей ставится пластинка $P_{2}$, тождественная с пластинкой $P_{1}$. Она компенсирует разность хода между пучками, возникающую из-за того, что второй пучок пересекает разделительную пластинку $P_{1}$ три, а первый только один раз. Так как стекло обладает дисперсией, то без такой компенсации наблюдение интерференции в белом свете было бы невозможно.
Рис. 140.
Зеркало $M_{1}$ неподвижно, а $M_{2}$ с помощью микрометрического винта может перемещаться на специальных салазках строго параллельно самому себе. В больших интерферометрах такое перемещение должно происходить на десятки сантиметров. Поэтому к механической части прибора предъявляются исключительно высокие требования. Зеркала интерферометра снабжены также установочными винтами, позволяющими придавать им правильное положение.
Пусть $M_{1}^{\prime}$ – изображение поверхности зеркала $M_{1}$ в отражающей плоскости разделительной пластинки $P_{1}$. Тогда интерференция будет происходить так же, как и в воздушном слое между двумя отражающими плоскостями $M_{2}$ и $M_{1}^{\prime}$. Разность хода между отраженными лучами $\Delta=2 d \cos \varphi$, где $d$ – толщина слоя, а $\varphi-$ угол падения. Если слой плоскопараллелен, то будут получаться интерференционные полосы равного наклона, локализованные в бесконечности. Их можно наблюдать глазом, аккомодированным на бесконечность, или в трубу, установленную также на бесконечность. Получатся интерференционные кольца с центром в точке схождения лучей, нормально отраженных от поверхностей $M_{2}$ и $M_{1}^{\prime}$. Этому направлению соответствует максимальная разность хода $\Delta=2 d$. Поэтому максимальный пор ядок интерференции будет наблюдаться в центре картины. Отсюда следует, что при увеличении толщины $d$ воздушного зазора полосы интерференции будут
перемещаться в направлении от центра (в противоположность тому, что было с кольцами Ньютона, см. § 33, пункт 7).
При увеличении зазора $d$ на $\lambda / 2$ разность хода увеличится на $\lambda$, так что произойдет смещение на одну полосу (т. е. на место каждой светлой полосы станет такая же светлая соседняя полоса). При изменении угла падения на $\Delta \varphi$ разность хода изменится на $2 d \sin \varphi \Delta \varphi$. Отсюда видно, что полосы интерференции получатся тем шире, чем меньше $d$. При $d=0$ они стали бы бесконечно широкими, т. е. поле зрения было бы освещено равномерно.
При больших зазорах и высокой степени монохроматичности света с интерферометром Майкельсона наблюдалась интерференция очень высокого порядка (около $10^{6}$ ). Если $M_{2}$ и $M_{1}^{\prime}$ близки друг к другу и образуют воздушный клин с небольшим углом, то полосы ингерференции локализуются либо на поверхности клина, либо вблизи нее. Это – полосы равной толщины, имеющие вид равноотстоящих прямых, параллельных ребру клина.
