2.4 Michelson-Interferometer

In Abbildung 2.5 ist der Strahlengang im Michelson-Interferometer prinzipiell dargestellt.

Abbildung 2.5: Strahlengang beim Michelson-Interferometer

Die von einer Lichtquelle Q (z.B. Laser) ausgehende Strahlung trifft auf einen Strahlteiler ST und wird in zwei senkrecht zueinander stehende Anteile idealerweise gleicher Intensität zerlegt. Der Referenzstrahl wird in einem Umlenkprisma P1 durch Totalreflektion zweimal um jeweils 90^o abgelenkt und somit zum Strahlteiler ST zurückgeworfen. Hierbei legt er eine feste Wegstrecke 2 s₀ zurück. Der zweite Anteil, der Objektstrahl, wird ebenfalls durch ein Umlenkprisma P2 zurückgeworfen, die Entfernung dieses Prismas vom Strahlteiler ist jedoch variabel. Die Wegstrecke ist hier um den Betrag $2 \Delta s$ länger, es ergibt sich eine Verzögerung

$$\tau = \frac{2 \Delta s}{c} = \frac{d}{c}$$ (2.32)

Mit dem Michelson-Interferometer kann nicht nur die Intensität an einem Punkt beobachtet werden, man hat die Möglichkeit die Intensitätsverteilung über ein Strahlprofil zu sehen. Nun ist es im allgemeinen nicht so, daß über den gesamten Strahlquerschnitt ein exakt gleicher Abstand $\Delta s$ vorliegt. Eine relativ kleine Änderung des Abstandes $\delta$ von einer halben Wellenlänge wird einen vollständigen Cosinus der Modulation sichtbar machen. Der Unterschied im Abstand kann in der Praxis durch die Justierung des Objektprismas auf mehrere Wellenlängen eingestellt werden, so daß einige Maxima und Minima der Intensität sichtbar werden. Da dieser unterschiedliche Abstand im Bereich einiger Mikrometer sehr klein in Bezug zur Kohärenzlänge üblicher Laser ist kann man davon ausgehen, daß sich die Werte für I_max und I_min nur unwesentlich ändern. Somit kann man für einen Abstand sowohl Werte für die Maximale als auch für die Minimale Intensität feststellen. In Abbildung 2.6 sind für drei verschiedene Kohärenzgrade die Interferenzstreifenmuster bei gleichen Teilstrahlintensitäten I₁ und I₂ dargestellt.

Abbildung 2.6: Interferenzstreifenmuster beim Michelson-Interferometer