Тема: интерферометр майкельсона

[ZauralDevil]

Камрады, встала задача заиметь интерферометр майкельсона.
К сожалению сборка на заказ мне не подходит т.к. очень дорога. Слышал за кулибиных, кто собирает даный прибор из оптики DVD привода. Хочется узнать не миф ли это? Информации по ручной сборке на коленке в гугле не нашел(

[Gall]

А что, дело нехитрое.

Для интерферометра Майкельсона нужны два зеркала (подойдут обычные алюминиевые первой поверхности) и какое-нибудь полупрозрачное зеркало или кубик. Такая деталь есть во всех DVD-приводах - или зеркало, или кубик, или даже оба, в зависимости от модели. Иногда подходит любое диэлектрическое зеркало (от того же DVD, например), если использовать его не на той длине волны. Либо можно использовать покупные оптические детали - дороже, зато и по размеру больше, удобнее.

Дальше все зависит от требуемых размеров. Если маленький, то берется просто толстая алюминиевая плитка и на ней все крепится. Для юстировки зеркал делаются такие же подвижки, как для зеркал твердотельных лазеров - много раз обсуждалось, повторять смысла нет. Если надо побольше, можно сделать раму хотя бы из стальных водопроводных труб (если нужна защита от вибраций, набить внутрь песок или битум); медная или алюминиевая труба тоже годится. Если брать толстые трубы и ухитриться их изнутри выкрасить в черный цвет, можно сделать крест с лучом внутри.

Если надо по-быстрому и по-варварски, можно на песочном столе монтировать (см.: Fred Unterseher et al, "Holography handbook").

[ZauralDevil]

А что, дело нехитрое.

Данное высказывание мне очень нравится.
Мой лазер будет синего цвета мощностью на 1W идет уже он ко мне прямиком с китая. Длина волны заявленная разработчиком - 445нм.
Моя будущая конструкиция носит эксперементальный характер - я хочу собрать лазер.микрофон. тобиш отклонения луча будут не значительные, а это значит что могу довольствоваться и не большими размерами.

Тобишь судя по рисунку этому:


мне понадобятся два зеркала и один делитель куб ( сплиттер )?
Я в оптике вообще не силен, потому возникает ряд вопросов: от размеров самого интерферометра что зависит? только геморой при сборке? потянет ли оптика от DVD синий цвет?

[Gall]

На самом деле схема интерферометра ЕЩЕ ПРОЩЕ, если источником является лазер. От схемы остаются только SM, M1 и M2. Вся остальная оптика (линзы и т.д.) ставится "по вкусу", чтобы обеспечить нормальное наблюдение луча.

Мощность 1 Вт для интерферометра адская - будет создавать много проблем. Надо бы ослабить раз так в 1000. Во-первых, 1 Вт сильно затруднит наладку (случайные отражения очень опасны, без очков не поработаешь - ослепнешь, в очках видишь только лазер и не видишь деталей), во-вторых, он будет сильно нагревать детали. Фотодиод от такого луча вообще просто сгорит сразу. Идеальные мощности для подобной техники - около 1 милливатта и даже меньше. Для фотодиода даже они велики, "слепят" его.

Если интерферометром измеряется перемещение зеркала, то размеры роли не играют ВООБЩЕ. Потому что если зеркало сдвинулось на долю волны, то и интерферограмма сдвинется на соответствующую долю полосы, независимо от размеров. Большой интерферометр делают, когда хотят измерить длину когерентности лазера (если разность длин плеч интерферометра станет больше половины этой длины, интерферограмма исчезнет) или если хотят измерить стабильность большого лабораторного оптического стола (интерферометр делают на весь стол). Для вашей задачи можно сделать размеры всего несколько сантиметров - такие, какие удобны для сборки.

У синих лазеров длина когерентности очень мала и вообще когерентность отвратительная. Интерферометр такого не любит и может даже совсем не заработать ("потому что эта яркая синяя лампочка - не лазер"). Экспериментируйте с обычной лазерной указкой, самой дешевой, которая в любом киоске продается.

С такими штуками эусперименты по интерференции получаются замечательно. Вообще для лазеров есть закон: чем лазер слабее, тем его луч качественнее. В экспериментах по интерференции, голографии и т.д. луч нужен качественный, а мощность не нужна (и только мешает: лучше 1 мВт и без очков, чем 1 Вт в очках). В экспериментах по прожиганию дырок - наоборот.

Зеркала от DVD имеет смысл как минимум попробовать. Самое трудное - зеркало SM, полупрозрачное. Подойдет либо специальное (для красного есть в DVD), либо глухое зеркало не от той длины волны (45-градусное зеркало от DVD для красноно на синем будет полупрозрачным). Зеркала M1 и M2 - любые, лишь бы первой поверхности. (В старых сканерах, гальванометрах и т.д. есть такие зеркала; они и новые стоят недорого).

[ZauralDevil]

Подъитожим:
1) на время сборки и понимания работы измерительного прибора мне придется отказаться от мощного синего лазера и пользоватсья красной указкой.
2) вся необходимая оптическая составляющая для прибора на основе красной указки есть в DVD - полупрозрачное зеркало и зеркала первой поверхности.

А вот касательно монтажа, какие будут рекомендации? как лучше всего крепить оптику? на детские кубики и суперклей? или есть еще соображения?

[Gall]

Подъитожим:
1) на время сборки и понимания работы измерительного прибора мне придется отказаться от мощного синего лазера и пользоватсья красной указкой.

Верно, но дополню. Скорее всего, в этом приборе лучше навсегда оставить именно слабенький лазер. Разве что указку заменить на более качественный модуль:

С таким лазером прибор будет работать лучше. А синий лазер - хорошая вещь, но только когда действительно нужна большая мощность. Например, для выжигания рисунков.

2) вся необходимая оптическая составляющая для прибора на основе красной указки есть в DVD - полупрозрачное зеркало и зеркала первой поверхности

КРОМЕ зеркал первой поверхности. Зеркала первой поверхности есть в гальванометрах и старых сканерах (кроме сканеров с CIS-сенсором). Но даже новые они стоят недорого. Это самый дешевый тип оптических зеркал - стекло, на которое напылен алюминий. В отличие от бытового зеркала, работает та сторона, на которой алюминий, а не та, где стекло.

А вот касательно монтажа, какие будут рекомендации? как лучше всего крепить оптику? на детские кубики и суперклей? или есть еще соображения?

Дерева избегать (для пробных вариантов дерево допустимо, но его "ведет" при изменении температуры и влажности, настраивать придется все время). Металл (алюминий, сталь, медь), можно оргстекло и другие твердые пластмассы. Против мешающих бликов красить черной матовой краской, закрывать черным картоном или оклеивать черной бархатной бумагой (из набора детской цветной бумаги очень хорошо работает).  Стараться сделать всю конструкцию как можно более жесткой. В идеале - вообще металлический "кирпич", в котором просверлены каналы для лучей света и профрезерованы углубления для деталей оптики, но это трудно. В любом случае надо стремиться именно к этому "кирпичу". Если сочетаете материалы, помните про биметаллический эффект. Приемы изготовления - любые: от литья и фрезерования на станках и до пайки из медных водопроводных труб. Материалы (металл и т.д.) - строительный магазин. Часть деталей можно, на худой конец, отлить из гипса или эпоксидной смолы.

Зеркала крепятся так, чтобы их можно было очень-очень точно регулировать винтиками. Движения нужны на ТЫСЯЧНЫЕ доли миллиметра - это обычными винтами делается, но требует аккуратности и хорошей резьбы.

Посмотрите, как делают настоящие лабораторные оптические схемы. Вот как раз интерферометр Майкельсона:
http://www.pi1.physik.uni-stuttgart.de/teaching/Vorlesungsversuche/Fotos/InterferometerRet.jpg

Обратите внимание на винты регулировки зеркал и на длинный рычаг на заднем плане, с помощью которого делаются микроперемещения заднего зеркала. Нижняя рама здесь - цельнолитая, но это необязательно. Размеры где-то с ладонь.

Клей (цианоакрилатный "суперклей") использовать можно, но старайтесь совсем рядом с оптическими поверхностями не клеить, чтобы не испачкать. "Момент" не используйте: клеи на основе растворителей могут при высыхании "по воздуху" переноситься на соседние предметы, т.е. как раз на драгоценную оптику.

Что почитать: Д.Стронг "Техника физического эксперимента" и "Практика современной физической лаборатории" (обе книги - 1948 год). В них как раз приемы ручного изготовления подобных вещей. И не бойтесь сверлить, нарезать резьбу, шлифовать, отливать и т.д. - это не так трудно, как многие привыкли думать.

[ZauralDevil]

спасибо как попробую отпишусь!

[Gall]

Да, чуть не забыл. Неплохой источник линз - старые фотоаппараты и фотоувеличители. Из неисправного "Зенита" можно достать и зеркало. Детали советсикх объективов и удлинительные кольца удобны для крепления линз.