WO.2 · Optical instruments, path differences and refraction

خلية غازية في ذراع واحد من تداخل مايشلسون تمر مرتين. يعدّ مروراً واحداً فقط يُضعف التغير المستنتج في معامل الانكسار.

المستلزمات: 3، 33.

• حساب تكبير التلسكوب وقدرة التحلل للشبكة
• ربط عدسات تداخل مايشلسون بالتغيرات البصرية لمسار مزدوج المرور
• تتبع الأعمدة السطحية قبل تطبيق laws Snell وقوانين الانعكاس

بالنسبة لتلسكوب فلكي مثالي مضبوط للرؤية المريحة عند اللانهاية، تُكوّن العدسة الشفافة صورة في مستوى بؤرتها وتُصوّر العدسة العينية الضوء الخارج. مسافة العدسات هي f_objective+f_eyepiece؛ مقدار التكبير الزاوي هو f_objective/f_eyepiece. ينتج تلسكوب العدستين المحدبتين المعتاد صورة مقلوبة، ممثلة بتكبير زاوي مسبق بالسالب تحت قاعدة متسقة. تغيير المسافة النهائية للصورة يغير مسافة العدسات؛ لا تستخدم ضبط اللانهاية دون التحقق من الشرط.

قدرة التحلل R=λ/Δλ تصف أصغر فصل موجي يمكن تمييزه قرب λ. بالنسبة لشبكة حيود مثالية في الرتبة m مع N شق مضاء، R=mN. هذا معيار دقة، وليس مجرد معادلة الموقع الزاوي d sinθ=mλ. زيادة عدد الشقوق المضاءة تشدد القمم الرئيسية؛ زيادة مسافة الشق تغير مواقعها الزاوية بشكل رئيسي. يعطي قياس λ=600 nm و Δλ=3 nm R=200، بغض النظر عن تحويل كلا الطولين إلى أمتار لأن نسبتهما تستخدم وحدات مطابقة.

يعتمد تداخل ميكلسون على الفرق في المسار البصري بين الذراعين. إذا احتوى أحد الذراعين خلية غاز بطول هندسي L وتغير معامل الانكسار من n إلى 1 عند التفريغ، فإن المرور المزدوج يغير المسار بمقدار 2L(n−1). إذا مر N من الأهداب، فإن مقدار هذا التغير هو Nλ، وبالتالي n−1=Nλ/(2L). بالنسبة للمرآة المتحركة، يعطي الإزاحة Δx تغيرًا في المسار قدره 2Δx. تُحسب عدد الأهداب بدورة طور؛ فالأهداب الواحدة تعادل طولًا موجيًا واحدًا للمسار البصري، وليس طولًا موجيًا واحدًا لحركة المرآة.

قانون سنيل n1 sinθ1=n2 sinθ2 يستخدم زوايا مقاسة من العمود المحلي للسطح. الانعكاس له زاوية ورود وخرج متساويتان من نفس العمود. في المكعب المستطيل، تكون أعمدة الأسطح المجاورة متعامدة: زاوية السقوط المقاسة من عمود معين هي مكملة لزاوية نفس الشعاع بالنسبة للعمود الآخر. ارسم الشعاع والأعمدة قبل التعويض. بالنسبة للسقوط من معامل n إلى الهواء، يحدث الانعكاس الكلي الداخلي فقط عندما يكون sinθ>1/n؛ والتساوي يمثل الحالة الحرجة المماسية. يجب أن تحقق الشعاع الجزئي المنكسر شرط النفاذ.

يوجه مجهر ميكلسون الضوء مرتين عبر خلية غاز بطول L. التفريغ يغير المسار بمقدار $2L(n-1)$. تقابل N من الأهداب تغيرًا في المسار قدره $N\lambda$.

وبذلك تكون n = 1.00030. تحريك المرآة يتطلب مرورًا مزدوجًا أيضًا؛ فالأهداب لا تمثل طولًا موجيًا واحدًا لحركة المرآة.

استخدم المسار البصري، ليس مجرد المسافة الهندسية. تقاس زوايا الانكسار من عمود السطح الفعلي، وجمع أطوال بؤرة التلسكوب يفترض وجود صورة نهائية عند اللانهاية.

القدرة على التفريق: الطول الموجي مقسومًا على أصفر فرق قابل للتفريق.

طول المسار البصري: المسار الهندسي مضروبًا في معامل الانكسار على طول الشعاع.