フィゾー干渉計

フィゾー干渉計^{[1]は、2つの反射面を向かい合わせに配置する}干渉計の配置です。図1に示すように、透明な第1反射鏡からの裏面反射光と第2反射鏡からの前面反射光が組み合わさって干渉縞を形成します。

フィゾー干渉計という用語は、1851 年の有名な実験でイポリット・フィゾーが使用した干渉計の配置を指すこともあります。この実験は、オーギュスタン・ジャン・フレネルの部分的なエーテル抵抗仮説を支持するように見えましたが、最終的には物理学の危機を引き起こし、アインシュタインの特殊相対性理論の発展につながる重要な役割を果たしました。フィゾーの実験を参照してください。

フィゾー干渉計は、光学面の形状を測定するためによく使用されます。通常、製造されたレンズまたはミラーは、目的の形状を持つ参照ピースと比較されます。図 1 は、フィゾー干渉計が光学平面をテストするためにセットアップされている様子を示しています。正確に形作られた参照平面は、狭いスペーサーで区切られて、テストされる平面の上に配置されます。参照平面はわずかに面取りされており (面取りは 1 度未満で十分)、平面の背面で干渉縞が生成されないようにします。単色光の平行ビームが 2 つの平面を照らし、ビーム スプリッターによって干渉縞を軸上で見ることができます。^{[2] [3]}

基準片は、高精度のリソグラフィー法で製造できるため、 回折光学素子（コンピュータ生成ホログラム、CGH）で実現されることもあります。図2は、テストでのCGHの使用を示しています。図とは異なり、実際のCGHの線間隔は1〜10μmです。レーザー光がCGHを通過すると、ゼロ次回折ビームの波面は変更されません。ただし、1次回折ビームの波面は、テスト表面の目的の形状に合わせて変更されます。図のフィゾー干渉計テストセットアップでは、ゼロ次回折ビームは球状の基準表面に向けられ、1次回折ビームはテスト表面に向けられ、2つの反射ビームが組み合わさって干渉縞を形成します。^[4]

フィゾー干渉計は、圧力、温度、ひずみなどを 測定する光ファイバーセンサーにも使用されます。

1851 年、フィゾーは図 3 に示すように、まったく異なる形式の干渉計を使用して、媒体の動きが光の速度に与える影響を測定しました。

当時の一般的な理論によれば、移動する媒体を通過する光は媒体に引きずられるため、測定される光の速度は、媒体を通過する光の速度と媒体の速度の単純な合計になります。

フィゾーは確かに引きずり効果を検出しましたが、彼が観察した効果の大きさは予想よりもはるかに小さいものでした。彼の結果は、フレネルの部分的なエーテル引きずり仮説を支持するように見えましたが、これはほとんどの物理学者を当惑させる状況でした。

フィゾーの予想外の測定に対する満足のいく説明が、アインシュタインの特殊相対性理論の出現によって開発されるまでに半世紀以上が経過した。

傾斜ビームスプリッターから反射された光はレンズを使用して平行にされ、スリットによって2つのビームに分割され、速度vで移動する水を運ぶチューブを通過します。各ビームはチューブの異なる脚を通過し、左側のミラーで反射され、チューブの反対側の脚を通って戻ります。したがって、両方のビームは同じ経路を通過しますが、1つは水の流れの方向に、もう1つは流れと反対の方向に進み、検出器で2つのビームが再結合され、2つの経路を通過する時間の違いに応じて干渉パターンが形成されます。^[5]

干渉パターンを分析すると、チューブの各脚に沿って移動する光の速度を判定できます。

• イポリット・フィゾー
• 干渉計の種類の一覧

• 干渉計メーカー Zygo Corp. の小冊子からのいくつかの典型的な測定セットアップ。