interferometreihin

Interferometrit ovat laitteita, jotka hyödyntävät aaltoliikkeen interferenssiä mittaamaan erittäin pieniä muutoksia optisessa polussa, vaiheessa tai sijainnissa. Ne voivat käsitellä valoa, mikroaaltoja tai aineaaltoja, ja niiden toimintaperiaate perustuu siihen, että aalto jaetaan kahteen tai useampaan polkuun, jotka yhdistetään uudelleen. Kun aallot kohtaavat, niiden vaiheet vaikuttavat toisiinsa ja syntyy interferenssikuvio, jonka muutokset heijastavat polkueroja tai materiaalisia ominaisuuksia. Tämän vuoksi interferometreilla voidaan mitata pienen pienet pituus- tai ympäristömuutokset sekä seurata tilamuutoksia.

Yleisimpiä interferometrejä ovat Michelson-, Mach-Zehnder-, Fabry-Pérot- ja Sagnac-tyypit. Michelson-interferometri jakaa valon kahteen vastakkaiseen polkuun ja muodostaa lopuksi yhdistetyn näytön; sitä käytetään laajasti tarkassa pituusmittauksessa sekä gravitaatioaaltojen havaitsemisessa. Mach-Zehnder eriyttää ja yhdistää polut, mikä sopii erinomaisesti sensorijärjestelmiin. Fabry-Pérot -interferometri koostuu useista heijastuksista muodostuvasta resonanssijärjestelmästä, joka parantaa herkkyyttä. Sagnac-interferometrilla voidaan havaita kiertoliikkeitä ja sitä käytetään gyroskoopeissa.

Sovelluksia ovat muun muassa tarkka pituuden mittaaminen, pinnan muodon ja tekstuurin kartoitus (valokke "valkoisella" valolla saavutettavat interferenssivaraukset), spektroskopia (Fourier-transformtien interferometria), optinen koherenssi-tomografia sekä kuituoptiikan anturit ja valmistusteollisuuden toleranssien valvonta. Tärkein näkyvä esimerkki moderneissa tutkimuslaitoksissa on gravitaatioaaltojen havaitseminen suurilla interferometrilaitoksilla kuten LIGO ja Virgo.

Historia: interferometrian ideat periytyvät 1800-luvulle, kun Thomas Young osoitti enkelyyden interferenssin. Fizeau ja myöhemmin Michelson kehittivät käytännön interferometrejä; Michelsonin ja Morleyn kokeet etherin olemassaolon kumoamiseksi ovat kuuluisaa historiaa. 1900-luvulla interferometrit kehittyivät monipuolisiksi mittaus- ja sensorijärjestelmiksi, joilla on ollut keskeinen rooli sekä perusfysiikassa että sovelluksissa.