قياس التداخل

التاريخ

اخترعه وطبقه ألبرت ميكلسون في أواخر القرن التاسع عشر. باستخدام مقياس تداخله، أثبت أن الضوء لا يحتاج إلى وسط خاص (الأثير) للانتشار، وقاس سرعة الضوء بدقة.

كيف يعمل

في مقياس التداخل، يُقسم شعاع الليزر إلى شعاعين: أحدهما ينعكس عن مرآة متحركة، والآخر عن مرآة ثابتة. معاً يُنتجان أهداباً. إنزياح الهدب يشير إلى إزاحة مجهرية للمرآة، مما يسمح بقياس الطول والاهتزازات وحتى الجاذبية.

التاريخ

اخترعه وطبقه ألبرت ميكلسون في أواخر القرن التاسع عشر. باستخدام مقياس تداخله، أثبت أن الضوء لا يحتاج إلى وسط خاص (الأثير) للانتشار، وقاس سرعة الضوء بدقة.

كيف يعمل

في مقياس التداخل، يُقسم شعاع الليزر إلى شعاعين: أحدهما ينعكس عن مرآة متحركة، والآخر عن مرآة ثابتة. معاً يُنتجان أهداباً. إنزياح الهدب يشير إلى إزاحة مجهرية للمرآة، مما يسمح بقياس الطول والاهتزازات وحتى الجاذبية.

التاريخ

استخدم ألبرت ميكلسون مقياس التداخل لأول مرة عام 1881 في تجربة للكشف عن الأثير، ثم مع إدوارد مورلي عام 1887 في التجربة الشهيرة التي أثبتت ثبات سرعة الضوء. وفي عام 1920، قاس ميكلسون وفرانسيس بيز قطر نجم منكب الجوزاء باستخدام مقياس تداخل نجمي. أدى تطور الليزر في الستينيات إلى جعل قياس التداخل واسع الانتشار، وفي عام 2015 اكتشف مرصد LIGO الموجات الثقالية، مما حاز جائزة نوبل.

كيف يعمل

يتم فصل حزمتين مترابطتين أو أكثر، تمر عبر مسارات بصرية مختلفة ثم يعاد توحيدها. تعتمد الشدة الناتجة على فرق الطور: I = I₁ + I₂ + 2√(I₁I₂) cos Δφ. تغير هذا النمط عند إزاحة مضبوطة يسمح بحساب الكمية المُراد قياسها. في قياس التداخل غير المتجانس، يتم إزاحة تردد إحدى الحزم قليلاً، وتُقرأ الإشارة عند الضربات. تحد الحساسية ضوضاء الطلقات الفوتونية، وفي الهوائيات الموجهة للموجات الثقالية تزيد عليها الضوضاء الكمومية للضوء والضوضاء الحرارية. يقوم على مبدأ تراكب الموجات وثبات سرعة الضوء في الفراغ.

مسائل مفتوحة وحقائق طريفة

قمع الضوضاء الحرارية والزلزالية في كواشف الموجات الثقالية; زيادة الحساسية دون زيادة الحجم; إنشاء مقاييس تداخل عريضة النطاق للأغراض الفيزيائية الفلكية

💡 مقياس التداخل LIGO حساس لدرجة أنه قادر على تسجيل تغير في طول ذراع طولها 4 كيلومترات ناتج عن موجة ثقالية، بما يعادل مرور نملة حول الأرض بأكملها مخفضة إلى حجم نواة الذرة.