Kasutaja:Karl2707/Interferomeetria: erinevus redaktsioonide vahel

'''Interferomeetria''' on lainete (enamasti [[Elektromagnetlaine|elektromagnetlainete]]) superpositsiooni kasutamine informatsiooni kogumiseks. Interferomeetria on oluliseks uurimismeetodiks [[Astronoomia|astronoomias]], [[Kiudoptika|kiudoptikas]], rakenduslikus [[Metroloogia (füüsika)|metroloogias]], optilises metroloogias, [[Okeanograafia|okeanograafias]], [[Seismoloogia|seismoloogias]], [[Spektroskoopia|spektroskoopias]], [[Kvantmehaanika|kvantmehaanikas]], [[Tuumafüüsika|tuuma]]- ning [[Osakestefüüsika|osakestefüüsikas]], [[Plasmafüüsika|plasmafüüsikas]], [[Kaugseire|kaugseires]] ja paljudel muudel aladel.

Interferomeetreid kasutatakse laialdaselt teaduses ja inseneerias väikeste muutuste mõõtmiseks, aine murdumisnäitaja määramiseks ning pinna ebatäpsuste uurimiseks. Näiteks koosneb astronoomiline interferomeeter kahest või rohkemast [[Teleskoop|teleskoobist]], mille signaalid ühendatakse. See võimaldab saada lahutusvõimet, mis on suurem kui üksikutel teleskoopidel.

Interferomeetria aluseks on lainete [[Superpositsiooniprintsiip|superpositsioon]], mille korral lained liituvad nõnda, et uuel lainel on omadus, mis on määratud esialgsete lainete omadustega. Kahe sama [[Sagedus|sagedusega]] laine liitumisel on nende summa intensiivsus määratud faasivahega. Samas faasis olevad lained osalevad konstruktiivses interferentsis ning summa laine amplituud on suurem esialgsetest. Vastasfaasi korral tekib võrdsete amplituudidega lainete vahel kustutamine. Vahepealsetel juhtudel on tegemist vahepealsete [[Amplituud|amplituudide]] väärtustega.

Erinevaid teepikkusi läbinud lainete vahel on käiguvahe <math display="inline">\Delta = \Delta_2 - \Delta_1</math>ehk lihtsamalt öeldes teepikkuste erinevus. Sellest tulenev faasivahe vaatluspunktis on <math display="inline">\delta = k\Delta</math>. Faasivahest lähtuvalt saab leida maksimumide ja miinimumide tingimuse. Intensiivsus on maksimum, kui käiguvahe on täisarv [[Lainepikkus|lainepikkuste]] kordne

Nimetatud seosed toimivad muutmata kujul ainult sama [[Murdumisnäitaja|murdumisnäitajaga]] keskkondades. Selleks, et lihtsustada tegutsemist erinevate murdumisnäitajatega keskkondade korral kasutatakse mõistet optiline teepikkus. Tegemist on geomeetrilise teepikkuseja murdumisnäitaja korrutisega.

Enamus interferomeetreid kasutab nähtavat [[Valgus|valgust]] või mõnda muud elektromagnetlainet. Tulenevalt valguse suurest sagedusest on kõik mõõdetavad energeetilised karakteristikud seotud kiiritustihedusega

kus <math display="inline">\epsilon_0</math> on [[Elektriline konstant|elektriline konstant,]] <math display="inline">\epsilon</math> - keskkonna [[dielektriline läbitavus]], <math display="inline">v</math> - valguse [[faasikiirus]] ja <math>E_0</math> valguse elektrivälja tugevuse amplituudväärtus. Kiiritustihedus on keskmine energia, mis läbib ühikulise suurusega pinda ühes ajaühikus. <ref>"[http://www.physic.ut.ee/instituudid/efti/loengumaterjalid/opt/optika/prax/INTERFERENTS_March2014.pdf Interferents]" Matti Laan, Hans Korge, Peeter Paris 2008</ref>[[Pilt:Michelson Interferometer scheme.png|pisi|MIchelsoni interferomeeter]]Tutvume interferomeetriaga kõige levimuna, Michelsoni interferomeetri näitel. Valgusallikast tulnud valguskiir jaotatakse kiirejagaja (poopleegel) abil kaheks. Mõlemal kiirel on oma teekond, mida mööda see liigub. Väljundpildi saamiseks kiired taasühendatakse. Käiguvahe, läbitud teepikkuste erinevus, tekitab lainetele faasivahe. Faasivahe on sõltuv teekonna omadustest. See võimaldab määrata erinevust teepikkuses või murdumisnäitaja muutumist.

Interferomeetrite korral tuleb eristada kahte eri tüüpi interferentspilti. Samakalderibad on kontsentrilised rõngad, mis on lokaliseeritud lõpmatused. Pildil vahelduvad heledad ja tumedad rõngad. Michelsoni interferomeetri korral on mõlemad peeglid langeva valguskiirega risti. Interferentspilt tekib optiliste teepikkuste erinevusest. Pildil on näha rõngaid, kuna keskmest eemale liikudes suureneb nurk optilise teljeoptilisetelje ning asukoha vahel, mis omakorda toob kaasa teepikkuse suurenemise.

Lainefrondi jagamise korral jagatakse punktvalgusallikast või kitsast pilust lähtuv laine. Mõlemad lainefrondi osad liiguvad mööda erinevaid trajektoore, pärast mida need uuesti kombineeritakse. [[Pilt:Young's two-slit experiment and Lloyd's mirror.png|pisi|Näied lainefrondi jagamise interferomeetritest. Vasakul on Youngi kahe pilu katse ning vasakul Lloydi peegel. Keskel on näha valge valgusega ning naatriumlambi interferentspilte. ]][[Youngi katse|Youngi interferentsi katselkatse]]<nowiki/>l oli määrava tähtusega valguse kui laine teooria tunnustamisel. Seda katset on tänapäevaks korraldatud lisaks valguslainetele ka üksikute [[Footon|footonitega]], [[Elektron|elektronidega]] ning osakestega, mis on piisavalt suured [[Elektronmikroskoop|elektronmikroskoobiga]] vaatlemiseks. Tulemusena saadakse teooria poolt ennustatud jaotus, mis annab lainele [[Tõenäosus|tõenäosuse]] tähenduse.

Interferomeetrial on oluline osa füüsika arengus. Üks tuntumaid eksperimente on 1887. aastal toimunud [[Michelsoni-Morley eksperiment|Michelson ja Morely "ebaõnnestunud katse"]], mis tõestas [[erirelatiivsusteooria]] paikapidavust.

Interferomeetrites kasutatakse ära [[De Broglie lained|osakeste-laine duaalsust]]. Mikroskoopilistel osakestel on laine omadused, mis interferomeetrites käituvad nagu valguslained. Esimesena võeti kasutusele elektron interferomeetridelektroninterferomeetrid. Hiljem võeti kasutusele neutroneid, aatomeid ning molekule kasutavad interferomeetrid.

Neutron interferomeetriagaNeutroninterferomeetriaga on uuritud elementaarosakeste käitumist [[Gravitatsioon|gravitatsioonijõudude]] mõjuväljas. Lisaks on demonstreeritud [[Fermionid|fermionite]] käitumist ning [[Pauli printsiip|Pauli printsiibi]] kehtivust.

Laborites on saavutatud piisavalt suur täpsus, et viia aatom interferomeetriagaaatominterferomeetriaga katseid [[Üldrelatiivsusteooria|üldrelatiivsuse]] kohta.

Michelsoni interferomeeter mängis olulist rolli gravitatsioonilainete avastamisel. Laserinterferomeetria gravitatatsioonilainete observatooriumis (LIGO) on kaks 4-km interferomeetrit. Esimesed gravitatsioonilained avastati seal 14. septembril 2015.

Optiline interferomeetria võimaldab [[Bioloogia|bioloogias]] ning meditsiinis mõõta suure tundlikusega biomolekule, raku [[Organell|organelle]], [[Rakk|rakke]] ja [[Kude|kudesid]]. Mitmed biosensorid toetuvad interferomeetriale. Otsene kokkupuude elektromagnetlainetega [[Polarisatsioon|polariseerib]] molekulid, kaotades vajaduse [[Fluorestsents|fluoroseeruvate]] markerite jaoks.