Determinarea timpului de coerenta si a latimii de linie a liniilor spectrale cu interferometrul Michelson

Determinarea timpului de coerenta si a latimii de linie a liniilor spectrale cu interferometrul Michelson

In cadrul experimentului “Determinarea timpului de coerenta si a latimii de linie a liniilor spectrale cu interferometrul Michelson”, se urmareste explorarea proprietatilor undelor luminoase emise de o sursa, in acest caz linia spectrala verde a unei lampi spectrale cu mercur (Hg). Obiectivul principal al experimentului este de a determina lungimea de unda λ a acestei linii spectrale, lungimea de coerenta, timpul de coerenta, precum si latimea de linie Δν a liniei spectrale.

Interferometrul Michelson joaca un rol esential in acest proces. Este un instrument optic sofisticat care permite masurarea cu precizie a diferitelor caracteristici ale luminii, inclusiv faza si coerenta. Functioneaza pe principiul interferentei luminii, care se produce atunci cand doua sau mai multe unde de lumina se suprapun, creand un model de interferenta caracteristic.

Pentru a masura lungimea de coerenta a liniei spectrale verzi, experimentul implica ajustarea pozitiei unei oglinzi plane mobile din interferometru pentru a varia diferenta de lungime a caii optice intre cele doua brate ale interferometrului. Pozitiile oglinzii unde interferenta devine abia observabila sunt notate cu atentie. Diferenta de lungime a caii optice intre aceste doua pozitii este direct legata de lungimea de coerenta a luminii emise de sursa.

Pe baza masuratorilor efectuate, se pot calcula atat lungimea de coerenta cat si timpul de coerenta al luminii. Timpul de coerenta este legat de durata pentru care unda luminoasa mentine o relatie de faza constanta si poate fi dedus din lungimea de coerenta si viteza luminii. De asemenea, latimea de linie Δν, care reprezinta intervalul de frecvente peste care linia spectrala se extinde, este determinata din lungimea de coerenta, avand in vedere relatia invers proportionala dintre aceste doua marimi.

Obiectivele Experimentului:

• Determinarea lungimii de unda a liniei spectrale verzi pentru o lampa spectrala Hg folosind un interferometru Michelson.
• Determinarea lungimii de coerenta a liniei spectrale verzi pentru o lampa spectrala Hg cu ajutorul unui interferometru Michelson.
• Determinarea timpului de coerenta si latimii liniei spectrale verzi.

Principii:

Coerenta reprezinta capacitatea diferitelor unde de a crea efecte de interferenta stationare. O structura de interferenta temporal stationara poate fi observata doar atunci cand diferentele de faza intre oricare unde partiale in jurul unui punct fix se schimba pe parcursul timpului de observatie cu mai putin de 2π. Aceste unde partiale sunt numite coerente temporal. Intervalul de timp maxim Δt, in care diferentele de faza intre toate partile undelor se schimba cu un maximum de 2π, este numit timpul de coerenta.

Timpul de coerenta este direct asociat cu latimea spectrala Δν a sursei de lumina.