Michelson Interferometer

In deze instructable bouwen we een eenvoudige Michelson-interferometer in een zelfgemaakte behuizing. De opstelling gebruikt een halfdoorlatende spiegel (beam splitter), twee spiegels en een laserbron om interferentiepatronen zichtbaar te maken. De wanden beschermen het systeem tegen luchtstromingen en trillingen.

Benodigdheden

Optica

1. 1 × laser (bij voorkeur groene laserdiode)
2. 1 × halfdoorlatende spiegel (beamsplitter)
3. 2 × vlakke spiegels
4. Spiegelhouders
5. Scherm voor observatie

Elektronica

1. Arduino
2. Breadboard
3. Elektriciteitsdraad
4. Voeding (batterij of laptop)
5. Knop
6. Weerstand (waarde van de weerstand hangt van type laser af)
7. Föhn (of ander verwarmingselement)

Mechanische onderdelen

1. Lasergesneden MDF-platen voor de basis
2. Houtlijm
3. Schuimrubber
4. Metalen plaat (voor gewicht, iets anders zwaars mag ook)

Gereedschap

1. Lasersnijd-machine
2. Vijl (rond)
3. Houtklem (eventueel)
4. Striptang (eventueel)
5. Liniaal en meetgereedschap

Design je eigengemaakte spiegelhouders, laserhouder en lenshouder in een online programma (bv inkscape). Laat deze items lasersnijden.

Bouw de basis en de wanden

Monteer de lasergesneden MDF-panelen tot een stevige ondergrond zoals op de foto. Lijm daarna de wanden op deze ondergrond.

Doel van de wanden:

1. Verminderen van luchtstromingen.
2. Beschermen tegen stof.
3. Verminderen van lichtinval.

Zorg dat de bodem vlak is en dat alle wanden stevig vastzitten.

Plaats de beam splitter

Monteer de halfdoorlatende spiegel in het midden van de opstelling onder een hoek van 45° ten opzichte van de invallende laserbundel.

De beam splitter verdeelt de bundel in:

1. Een gereflecteerde bundel.
2. Een doorgelaten bundel.

Deze twee bundels vormen de twee armen van de interferometer.

: Monteer de spiegels

Plaats aan het uiteinde van elke arm een spiegel in de spiegelhouder.

Spiegel 1

1. Positioneer tegenover de gereflecteerde bundel.

Spiegel 2

1. Positioneer tegenover de doorgelaten bundel.

De spiegels moeten de bundels reflecteren naar de beam splitter.

Installeer de laser

Plaats de laser in de laserhouder.

Controleer dat:

1. De bundel precies op het midden van de beam splitter valt.
2. De laser stevig vastzit.
3. De bundelhoogte overeenkomt met die van de spiegels.

Elektronica aansluiten

Sluit de Arduino aan. Voeg een weerstand (en eventueel een knop) toe. Sluit dan de spanningsbron aan.

Controleer alle verbindingen op het breadboard voordat spanning wordt aangesloten.

Controleer de opstelling

Dit is de belangrijkste stap.

1. Schakel de laser in.
2. Controleer of beide bundels de spiegels bereiken.
3. Stel de spiegels voorzichtig af.
4. Zorg dat beide terugkerende bundels elkaar overlappen.

Wanneer de uitlijning correct is, verschijnen interferentielijnen (lichte en donkere banden).

Trillingsvrij maken

Voor stabiele interferentiepatronen:

1. Plaats de opstelling op een stevige tafel.
2. Sluit de opstelling zoveel mogelijk af.
3. Vermijd luchtstromingen van ramen of ventilatoren.

Waarnemen van interferentie

Wanneer beide lichtbundels opnieuw samenkomen bij de beam splitter, interfereren ze met elkaar.

Je kunt observeren:

1. Heldere en donkere lijnen.
2. Verschuivingen van het patroon bij kleine spiegelverplaatsingen.
3. Veranderingen door temperatuurverandering van de metalen platen.

Plaats de opstelling in een donkere ruimte zodat het interferentiepatroon beter zichtbaar is.

Met deze DIY Michelson-interferometer kun je:

1. Interferentie van licht demonstreren.
2. Invloed van trillingen onderzoeken.
3. Basisprincipes van optische verschijnselen laten zien.

1. Kijk nooit rechtstreeks in de laserbundel.
2. Gebruik indien mogelijk een laagvermogenlaser (< 5 mW).
3. Richt de laser nooit op personen of reflecterende oppervlakken buiten de opstelling.
4. Wees voorzichtig met het verwarmingselement en het verwarmde metaal. Zorg dat de opstelling niet in de fik vliegt.