|
Interferomeetria aluseks on [[Laine|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.
ErinevaidEri 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
<math>\delta = k \Delta = \frac{2 \pi}{\lambda} \Delta = 2m\pi \qquad \rightarrow \qquad
</math>.
Nimetatud seosed toimivad muutmata kujul ainult sama [[Murdumisnäitaja|murdumisnäitajaga]] keskkondades. Selleks, et lihtsustada tegutsemist erinevateeri murdumisnäitajatega keskkondade korral, kasutatakse mõistet optiline teepikkus. Tegemist on geomeetrilise teepikkusejateepikkuse ja murdumisnäitaja korrutisega.
EnamusEnaimk interferomeetreid kasutab nähtavat [[Valgus|valgust]] või mõnda muud elektromagnetlainet. Tulenevalt valguse suurest sagedusest on kõik mõõdetavad energeetilised karakteristikud seotud kiiritustihedusega
<math>I = \frac{1}{2} v \epsilon \epsilon_0 E_o^2</math>,
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 kasutatud 3. novmebernovember 2016</ref>[[Pilt:Michelson Interferometer scheme.png|pisi|MIchelsoniMichelsoni interferomeeter]]TutvumeMIchelsoni interferomeetriagainterferomeetri kõigenäitel levimuna,on Michelsoniinterferomeetria interferomeetritööpõhimõte näiteljärgnev. Valgusallikast tulnud valguskiir jaotatakse kiirejagaja (poopleegelpoopleegli) abil kaheks. Mõlemal kiirel on oma teekond, mida mööda see liigub. Väljundpildi saamiseks kiired taasühendatakse. Käiguvahe, läbitud teepikkuste erinevus, tekitab lainetele faasivahe. Faasivahe on sõltuvsõltub teekonna omadustest. See võimaldab määrata erinevust teepikkuses või murdumisnäitaja muutumist.
[[Pilt:Michelson interferometer fringe formation.svg|pisi|Samakalde ja -paksuspaksuse interferentspildid]]
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 [[Optiline teepikkus|optiliste teepikkuste]] erinevusest. Pildil on näha rõngaid, kuna keskmest eemale liikudes suureneb nurk optiliseteljeoptilise telje ning asukoha vahel, mis omakorda toob kaasa teepikkuse suurenemise.
Samapaksusribad tekivad, kui Michelsoni interferomeetris on peeglite vahel väike nurk. Sellest tulenevalt jõuavad kaks lainet väljundisse nurga all. Need lained interfereeruvad omavahel, tekitades interferentspildi.
== Liigid ==
Kahe teega interferomeetri korral liiguvad tugikiir ja mõõtev kiir mööda lahknevaid trajektoore. Mõõtmise kiirt mõjutab interaktsioon mõõdetava objektiga. Väljundisse kombineeritakse tugikiir ning mõjutatud kiir, mis tekitavad interferentspildi. Pilti analüüsides ja tõlgendades on võimalik saada infot mõõdetava objekti kohta. Tuntuim näide on Michelsoni interferomeeter.
Ühe teega interferomeetri korral liiguvad mõlemad kiired mööda sama trajektoori. Ühte kiirteteed kasutavad interferomeetritest näiteks fiiber optilinefiiberoptiline [[güroskoop]] ja Fernelli biprisma.
=== Lainefrondi või amplituudi jagamine ===
Lainefrondi jagamise korral jagatakse punktvalgusallikast või kitsast pilust lähtuv laine. Mõlemad lainefrondi osad liiguvad mööda erinevaideri trajektoore,. pärastPärast midakombineeritakse need uuesti, kombineeritakseet saada interferentsipilt. [[Pilt:Young's two-slit experiment and Lloyd's mirror.png|pisi|NäiedNäited 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 katse]]<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 pooltteooriaga ennustatud jaotus, mis annab lainele [[Tõenäosus|tõenäosuse]] tähenduse.
Amplituudi jagamise meetodi korral kasutatakse poolpeeglit. Peegeldumisel jaguneb esialgne valguskiir kaheks. Kaks lainet ühendatakse uuesti väljundis. Erinevate optilisteOptiliste teepikkuste erinevuse tõttu tekib käiguvahe. Amplituudi jagamise meetodi korral võib kiire jagamistkiirt tehajagada mitmeidmitu kordikorda. Seda nimetatakse mitmekiireliseks interferentsiks.
Amplituudi jagamise meetodit kasutab Michelsoni interferomeeter.
=== Füüsika ===
Interferomeetrial on oluline osa [[füüsika]] arengus. Üks tuntumaid eksperimente on 1887. aastal toimunudaasta [[Michelsoni-Morley eksperiment|Michelson ja Morely "ebaõnnestunud katse"]], mis tõestas [[erirelatiivsusteooria]] paikapidavust.e
Interferomeetrites kasutatakse ära [[De Broglie lained|osakeste-laine duaalsust]]. Mikroskoopilistel osakestel on laine omadused, mis interferomeetrites käituvad nagu valguslained. Esimesena võeti kasutusele elektroninterferomeetrid. Hiljem võeti kasutusele neutroneid, aatomeid ning molekule kasutavad interferomeetrid.
Neutroninterferomeetriaga 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 viiateah aatominterferomeetriaga katseid [[Üldrelatiivsusteooria|üldrelatiivsuse]] kohtatõestamiseks.
=== Astronoomia ===
Michelsoni interferomeeter mängis olulist rolli gravitatsioonilainete avastamisel. Laserinterferomeetria gravitatatsioonilainete observatooriumis (LIGO) onMIchelsoni kaksinterferomeeter, mille õlgade pikkuseks on 4-km interferomeetritkm. Esimesed gravitatsioonilained avastati seal 14. septembril 2015.<ref>"[https://www.ligo.caltech.edu/page/ligos-ifo LIGO]" MIT/CALTECH kasutatud 3. november 2016</ref>
[[Pilt:USA.NM.VeryLargeArray.02.jpg|pisi|Astronoomiline interferomeetria]]
Astronoomias kasutatakse interferomeetrilisi põhimõtteid, et liita kokku mitme väikese teleskoobi pilt. Nõnda saadakse pilt, mis on võrdeline suure teleskoobi omaga. Väikeste ja lihtsate teleskoopide kogumaksumus on väiksem kui ühe suure teleskoopi hind.<ref>[http://dept.astro.lsa.umich.edu/~monnier/Publications/ROP2003_final.pdf "Optical interferometry in astronomy"] John D. Monnier University of Michigan Astronomy Department 25. aprill 2003</ref>
Aja jooksul on tulnud lahendada mitmeid tehnilisi probleeme. Tulenevalt valguse lühikesest lainepikkusest peavad kõik mehaanilised konstruktsioonid olema väga stabiilsed. Lisaks on vaja suure tundlikuse ning madalaväikese müragamüratasemega detektoreid. Raskustest hoolimata on kasutuses umbes 12 astronoomilist interferomeetrit, täpsusega kümnendik millikaaresekundit.
=== Bioloogia ja meditsiin ===
Optiline interferomeetria võimaldab [[Bioloogia|bioloogias]] ning meditsiinis mõõta suure tundlikusegatundlikkusega 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.
Koherentsi tomograafia on meetod, mida kasutatakse meditsiinilistes uuringutes kudede mikrostruktuuri uurimiseks. Meetodi aluseks on Michelsoni interferomeeter. Üks interferomeetri õlgadest on fokusseeritud koe proovile ja teine kannab tugikiirt. Mõõdetava õlaga skanneeritakseskaneeritakse kogu proovi ala. Proovilt tagasipeegeldunud valgus ühendatakse tugikiirega. Tulenevalt valguse lühikesest koherentsiajast uuritakse ainult kindla sügavusega ala. LiigutadesMuuted peeglite vahelist kaugust, on võimaliksaab teha mõõtmisi erinevatel sügavustel. Kõikidest mõõdetud kihtidest on võimalikvõib kokku panna 3D kujutis uuritavast proovist.<ref>[https://stuff.mit.edu/afs/athena/course/2/2.717/OldFiles/www/oct_fujimoto_91.pdf "Optical Coherence Tomography"] David Huang, Eric A. Swanson, Charles P. Lin, Joel S. Schuman, William G. Stinson, Warren Chang, Michael R. Hee, Thomas Flotter, Kenton Gregory, Carmen A. Puliafito, James G. Fujimoto ''Science,'' New Series, Vol. 254, No. 5036 (22. november 1991) kasutatutd 3. november 2016</ref>
== Viited ==
| 