Lloydi peegel

Lloydi peegel on klassikaline optika katse, mida esmakordselt kirjeldati 1834. aastal Humphery Lloydi poolt. % Rev. Humphrey Lloyd, A.M., M.R.I.A, On a New Case of Interference of the Rays of Light, read January 27, 1834, Transactions of the Royal Irish Academy, Vol. XVII, page 171, printed by P. Dixon Hardy in 1837. Eksperimendi esialgne eesmärk oli lisaks Youngi ja Fresneli katsetele kinnitada valguse lainelisi omadusi.

Katse ülesehitus

Lloydi peeglit kasutatakse kahe allikaga interferentsmustri tekitamiseks ning see erineb oluliselt Youngi katse interferentsmustrist.

Lloyd peegel koosneb siledast peeglina käituvast pinnast (dielektrik või metal), mille pinnalt peegeldatakse peegliga täisnurga all olevale ekraanile osa pilust \textbf{S} tulevast silindrilisest lainefrondist, mis on peegelpinnaga väikese nurga all, vaata joonist (joonis1). Teine osa lainefrondist liigub otse ekraanile. Peeglilt peegeldunud valguslaine moodustab virtuaalse teise valgusallika, mis interfereerub reaalse valguskiirega.

Kahe koherentse valgusallika kaugus \textbf{a} on tegeliku valgusallika \textbf{S} ning näiliku valgusallika $S_{1}$ vahekaugus. Ekraanile tekib interferentspilt, mille maksimumide vahekaugus avaldub $(s/a)\lambda$. % Eugene Hecht, Optics, 2017.. (http://www.polaritech.ir/wp-content/uploads/2016/12/Hecht-optics-5ed.pdf)

Lloydi peegli katse ei kasuta pilusid ning tekitab kahe allika interferentspildi ilma segava difraktsiooni mustrita, mis tekib ühe piluga Youngi katses. \\

Youngi katses keskmine maksimum näitab võrdseid teepikkuseid ning on konstruktiivse interferentsi tõttu hele. Lloydi peegli puhul aga keskmine maksimum, mis on kõige lähemal peeglile on tume, sest peegeldunud valguskiir teeb 180$\degree$ faasinihke ning tekitab destruktiivse interferentsi, kui teepikkused on võrdsed või erinevad täisarv lainepikkuste võrra.

% pilt

Interferents litograafia

Kõige sagedamini kasutatakse Lloyidi peeglit UV-kiirguse fotolitograafias ning nanomaterjalide tootmisel. Lloydi peeglil on suur eelis kahe piluga interferomeetirte ees. Selleks, et kahe piluga interferomeetris tekitada tihedalt paiknev interferentsmuster tuleb pilude omavahelist kaugust d suurendada. Seega pealelangeva valguskiire lainefront peab olema suurem, et katta mõlemad pilud. Selliselt läheb palju valgusenergiat kaduma. Lloydi peegli puhul d suurendamine ei suurenda vajaminevat valgusenergia hulka kuna teine “pilu” on virtuaalne. Lloydi peegli abil saab väga detailse interferentsmustri ning just seetõttu kasutatakse seda fotolitograafias. Sellise meetodi baasil luuakse pinnase kodeerimisel abiks olev difraktsiooni võrestik. % Li, X.; Shimizu, Y.; Ito, S.; Gao, W.; Zeng, L. (2013). "Fabrication of diffraction gratings for surface encoders by using a Lloyd's mirror interferometer with a 405 nm laser diode". International Symposium on Precision Engineering Measurement and Instrumentation: 87594Q–87594Q. Sarnast võrestiku kasutatakse ka meditsiiniliste implantaatide pinnal tõstes sellega nende biofunktsionaalsust. % Domanski, M. (2010). "Novel approach to produce nanopatterned titanium implants by combining nanoimprint lithography and reactive ion etching" (PDF). 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences: 3–7.

Optilised mõõtmised

Lloydi peegli väljundit analüüsiti CCD fotodiooddega, et luua kompaktne laia vahemikuga ning väga täpne Fourieri pöördel baseeruv lainemõõtur. Seda saab kasutata pulseeriva laseri spektri analüüsimiseks.

Raadioastronoomia

Uus Meremaal ja Austraalia rannikualadel kasutasid CSIRO teadlased 1950. aastate alguses mitmete galaktiliste raadiolainete allikate täpseks positsioneerimiseks Lloydi peeglit. Meetod seisnes antenni otse tuleva kiire ning mereäärsete kaljude peegeldusest tekkinud kiirte uurimises. Pärast atmosfäärist tulenevalt refraktsiooni (laine paindumine) maha arvestamist saadi horisondi kohal paiknevaid raadiolainete allikate astronoomilised koordinaadid. % Bolton, J. G.; Stanley, G. J.; Slee, O. B. (1949). "Positions of Three Discrete Sources of Galactic Radio-Frequency Radiation". Nature. 164: 101–102. Bibcode:1949Natur.164..101B. doi:10.1038/164101b0.

% Edwards, Philip. "Interferometry" (PDF). National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Archived from the original (PDF) on 21 February 2014. Retrieved 11 February 2014.

Veealune akustika

Akustiline allikas veepinna all tekitab konstruktiivse ja destruktiivse interferentsi otse tuleva ning peegeldunud helilaine vahel. Just Lloydi peegli efekti tõttu arvatakse, et osad mereloomad nagu manateed ning vaalad on mitmeid kordi laevade ning paatidega kokku põrganud. Interferentsi tulemusena pole propellerite tekitatud madalsageduslik heli veepinna lähedal eristatav. Seda seetõttu, et veepinna ligidal heli peegeldused on peaaegu 180 kraadi langeva lainega faasist väljas. Kui kombineerida eelnevalt kirjeldatu akustilise varjulisusega (piirkond kuhu heli hästi ei levi) saamegi tulemuseks, et mere loomad ei kuule lähenevaid veesõidukeid enne, kui alles pärast alusega kokkupõrkamist või alusest tekkinud veepööristesse jäämist. % Gerstein, Edmund (2002). "Manatees, Bioacoustics and Boats". American Scientist. 90 (2): 154–163. Bibcode:2002AmSci..90..154G. doi:10.1511/2002.2.154. Retrieved 13 February 2014.