WO.2 · Optical instruments, path differences and refraction

Sel gas di salah satu lengan interferometer Michelson dilewati dua kali. Menghitung hanya satu perjalanan mengurangi perubahan indeks bias yang disimpulkan menjadi setengah.

Prasyarat: 3, 33.

• Hitung perbesaran teleskop dan daya urai grating
• Hubungkan hitungan fringe Michelson dengan perubahan lintasan optik ganda-lintas
• Telusuri normal permukaan sebelum menerapkan hukum Snell dan pantulan

Untuk teleskop astronomi ideal yang disesuaikan untuk pandangan santai di tak terhingga, objektif membentuk gambar bidang fokusnya dan okuler mem sejajarkan cahaya yang keluar. Jarak lensa adalah f_objective+f_eyepiece; besar perbesaran sudut adalah f_objective/f_eyepiece. Teleskop dua-lensa konvergen biasa menghasilkan gambar terbalik, direpresentasikan oleh perbesaran sudut bermuatan negatif di bawah konvensi konsisten. Jarak gambar akhir terbatas mengubah jarak lensa; jangan gunakan penyesuaian tak terhingga tanpa memeriksa kondisi.

Daya urai R=λ/Δλ menggambarkan pemisahan panjang gelombang terkecil yang dapat dibedakan dekat λ. Untuk grating difraksi ideal dalam orde m dengan N celah yang diterangi, R=mN. Ini adalah kriteria resolusi, bukan sekadar rumus posisi sudut d sinθ=mλ. Meningkatkan jumlah celah yang diterangi mempertajam puncak utama; meningkatkan jarak celah terutama mengubah lokasi sudut mereka. λ terukur=600 nm dan Δλ=3 nm memberikan R=200, terlepas dari mengonversi kedua panjang ke meter karena rasio mereka menggunakan unit yang cocok.

Interferensi Michelson bergantung pada beda lintasan optik antar lengan. Jika salah satu lengan berisi sel gas dengan panjang geometris L dan indeks bias berubah dari n menjadi 1 saat evakuasi, perjalanan ganda mengubah lintasan sebesar 2L(n−1). Jika N garis interferensi muncul, besaran perubahan ini adalah Nλ, sehingga n−1=Nλ/(2L). Untuk cermin bergerak sebagai gantinya, perpindahan Δx memberikan perubahan lintasan 2Δx. Penghitungan garis mencerminkan siklus fase; satu garis setara dengan satu panjang gelombang lintasan optik, bukan satu panjang gelombang gerakan cermin.

Hukum Snell n1 sinθ1=n2 sinθ2 menggunakan sudut terhadap normal permukaan lokal. Pemantulan memiliki sudut datang dan pantul yang sama relatif terhadap normal tersebut. Dalam balok persegi panjang, normal sisi-sisi bersebelahan saling tegak lurus: sudut datang diukur dari satu normal akan komplementer terhadap sudut sinar yang sama dari normal lainnya. Gambarlah sinar dan normal sebelum melakukan substitusi. Untuk insidensi dari medium indeks n ke udara, pemantulan total internal hanya terjadi ketika sinθ>1/n; kesamaan merupakan kasus kritis merayap. Sinar yang sebagian dipantulkan dan sebagian diteruskan harus memenuhi kondisi transmisi.

Interferometer Michelson membiarkan cahaya melewati sel gas sepanjang L sebanyak dua kali. Evakuasi mengubah lintasan sebesar $2L(n-1)$. N garis interferensi sesuai dengan perubahan lintasan $N\lambda$.

Sehingga n = 1.00030. Menggerakkan cermin juga melibatkan perjalanan ganda; satu garis interferensi tidak setara dengan satu panjang gelombang gerakan cermin.

Gunakan lintasan optik, bukan hanya jarak geometris. Sudut pembiasan diukur dari normal permukaan aktual, dan penambahan focal length teleskop mengasumsikan citra akhir di tak terhingga.

daya resolusi: Panjang gelombang dibagi dengan beda panjang gelombang terkecil yang dapat dibedakan.

panjang lintasan optik: Lintasan geometris yang ditimbang oleh indeks bias sepanjang sinar.