อินเตอร์เฟอโรเมตร แบบ N -slit
อินเตอร์ เฟอโรเมตรแบบ Nช่องเป็นส่วนขยายของอินเตอร์เฟอโรเมตรแบบสองช่องหรือที่รู้จักกันในชื่ออินเตอร์เฟอโรเมตรแบบสองช่องของยัง หนึ่งในการใช้งานแรกๆ ของ อาร์เรย์ Nช่องในด้านทัศนศาสตร์ที่รู้จักกันนั้น แสดงให้เห็นโดยนิวตัน [ 1 ] ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มิเชลสัน[ 2 ]ได้อธิบายกรณีต่างๆ ของการเลี้ยวเบนแบบNช่อง
Feynman [ 3 ]อธิบายการทดลองทางความคิด ที่สำรวจ การรบกวนควอนตัมแบบสองช่องของอิเล็กตรอนโดยใช้ สัญกร ณ์ของ Dirac [ 4 ]แนวทางนี้ได้รับการขยายไปยังเครื่องวัดการรบกวนแบบN ช่องโดย Duarteและเพื่อนร่วมงานในปี 1989 [ 5 ]โดยใช้การส่องสว่างด้วยเลเซอร์ที่มีความกว้างเส้นแคบ นั่นคือการส่องสว่างด้วยโฟตอนที่ไม่สามารถแยกแยะได้ การประยุกต์ใช้ เครื่องวัดการรบกวนแบบ N ช่องครั้งแรก คือการสร้างและการวัดรูปแบบการรบกวนที่ซับซ้อน[ 5 ] [ 6 ]อินเตอร์เฟอโรแกรมเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างแม่นยำหรือทำนายได้โดยสมการการวัดการรบกวนแบบN ช่อง สำหรับจำนวนช่องที่เป็นเลขคู่ ( N = 2, 4, 6,...) หรือเลขคี่ ( N = 3, 5, 7,...) [ 6 ]
เครื่องวัดการรบกวนของเลเซอร์แบบ N -slit
เครื่อง วัดการรบกวนด้วยเลเซอร์แบบ Nช่อง ซึ่งแนะนำโดยDuarte [ 5 ] [ 6 ] [ 10 ]ใช้การขยายลำแสง แบบปริซึมเพื่อส่องสว่างตะแกรง ส่งผ่าน หรือ อาร์เรย์ Nช่อง และอาร์เรย์ตัวตรวจจับโฟโตอิเล็กทริก (เช่นCCDหรือCMOS ) ที่ระนาบการรบกวนเพื่อบันทึกสัญญาณการรบกวน[ 6 ] [ 10 ] [ 11 ]ลำแสงเลเซอร์ที่ขยายแล้วส่อง สว่างอาร์เรย์ Nช่อง เป็นโหมดตามขวางเดี่ยวและมีความกว้างเส้นแคบ ลำแสงนี้ยังสามารถมีรูปร่างได้ โดยการใช้เลนส์นูนก่อนตัวขยายแบบปริซึม ทำให้ลำแสงมีความยาวมากในระนาบการแพร่กระจายและบางมากในระนาบตั้งฉาก[ 6 ] [ 10 ]การใช้การส่องสว่างแบบหนึ่งมิติ (หรือเส้น) นี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการสแกนแบบจุดต่อจุดในกล้องจุลทรรศน์และไมโครเดนซิโทเมตรี[ 6 ] [ 10 ]ดังนั้น เครื่องมือเหล่านี้สามารถใช้เป็น อินเตอร์เฟอโรเมตรแบบ N -slit ตรงไปตรงมาหรือเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกได้
การเปิดเผยการกำหนดค่าอินเตอร์เฟอโรเมตริกนี้ทำให้มีการใช้ตัวตรวจจับดิจิทัลในอินเตอร์เฟอโรเมตริกแบบNช่อง[ 5 ] [ 11 ]
แอปพลิเคชัน
การสื่อสารด้วยแสงที่ปลอดภัย
อินเตอร์เฟอโรเมตรเหล่านี้ ซึ่งเดิมทีถูกนำมาใช้สำหรับการประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพ[ 6 ]ยังมีประโยชน์ในการวัดทางแสง และได้รับการเสนอสำหรับ การสื่อสารทางแสงที่ปลอดภัย ในพื้นที่ว่าง[ 7 ] [ 12 ]ระหว่างยานอวกาศ ทั้งนี้เนื่องจากอินเตอร์เฟอโรแกรมแบบN ช่องที่แพร่กระจาย จะประสบกับความล้มเหลวอย่างร้ายแรงจากการพยายามสกัดกั้นโดยใช้วิธีการทางแสงแบบมาโครสโคปิก เช่น การแยกแสง[ 7 ]การพัฒนาการทดลองล่าสุดรวมถึงความยาวเส้นทางภายในอินเตอร์เฟอโรเมตริกบนพื้นโลกที่ 35 เมตร[ 8 ]และ 527 เมตร[ 9 ]
อินเตอร์เฟอโรเมตรแบบ N ช่อง ขนาดใหญ่และใหญ่มากเหล่านี้ใช้ในการศึกษาผลกระทบของการแพร่กระจายต่างๆ รวมถึงการรบกวนระดับจุลภาคบนสัญญาณอินเตอร์เฟอโรเมตริกที่แพร่กระจาย งานนี้ทำให้ได้การสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ซ้อนทับบนอินเตอร์เฟอโรแกรมที่แพร่กระจายเป็นครั้งแรก[ 9 ]
รูปแบบการเลี้ยวเบนเหล่านี้ (ดังแสดงในภาพถ่ายแรก) ถูกสร้างขึ้นโดยการสอด เส้นใย ใยแมงมุม (หรือ เส้นใย ไหมแมงมุม ) เข้าไปในเส้นทางการแพร่กระจายของอินเตอร์เฟอโรแกรม ตำแหน่งของเส้นใยใยแมงมุมจะตั้งฉากกับระนาบการแพร่กระจาย[ 9 ]
ความปั่นป่วนของอากาศที่ชัดเจน
อินเตอร์เฟอโรเมตรแบบ N -slit ที่ใช้ระยะห่างระหว่างอินเตอร์เฟอโรเมตรขนาดใหญ่ เป็นตัวตรวจจับความปั่นป่วนของอากาศใส[ 8 ] [ 9 ]การบิดเบือนที่เกิดจากความปั่นป่วนของอากาศใสต่อสัญญาณอินเตอร์เฟอโรเมตรนั้นแตกต่างกัน ทั้งในลักษณะและขนาด จากการยุบตัวอย่างรุนแรงที่เกิดจากการพยายามดักจับสัญญาณแสงโดยใช้องค์ประกอบแสงขนาดใหญ่[ 13 ]
กล้องจุลทรรศน์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกแบบลำแสงขยาย
การใช้งานดั้งเดิมของ เครื่องวัด การแทรกสอดเลเซอร์แบบN ช่อง คือการสร้างภาพแบบแทรกสอด[ 6 ] [ 10 ] [ 14 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลำแสงเลเซอร์ที่ขยายในมิติเดียว (มีหน้าตัดกว้าง 25-50 มม. สูง 10-25 ไมโครเมตร) ถูกใช้เพื่อส่องสว่างพื้นผิวการสร้างภาพ (เช่น ฟิล์ม ซิลเวอร์เฮไลด์ ) เพื่อวัดความหนาแน่นระดับจุลภาคของพื้นผิวที่ถูกส่องสว่าง ดังนั้นจึงเรียกว่าเครื่อง วัดความหนาแน่นระดับจุลภาคแบบแทรก สอด[ 10 ]สามารถให้ความละเอียดได้ถึงระดับนาโนเมตรโดยใช้การคำนวณแบบแทรกสอด [ 6 ] เมื่อใช้เป็นเครื่องวัดความหนาแน่นระดับจุลภาค เครื่องวัดการแทรกสอดแบบ Nช่องยังเป็นที่รู้จักในชื่อเครื่องวัดความหนาแน่นระดับจุลภาคด้วยเลเซอร์[ 14 ]
ลำแสงเลเซอร์ที่ขยายด้วยปริซึมหลายอันยังถูกอธิบายว่าเป็นลำแสงเลเซอร์ที่ยาวมากอีกด้วย มิติที่ยาวของลำแสง (25-50 มม.) อยู่ในระนาบการแพร่กระจาย ในขณะที่มิติที่บางมาก (ในระดับไมโครเมตร) ของลำแสงอยู่ในระนาบตั้งฉาก สิ่งนี้ได้รับการสาธิตสำหรับการใช้งานด้านการถ่ายภาพและกล้องจุลทรรศน์ในปี 1993 [ 6 ] [ 10 ]คำอธิบายทางเลือกของแสงสว่างที่ยาวมากประเภทนี้ ได้แก่ คำว่า แสงสว่างแบบเส้น แสงสว่างเชิงเส้น แสงสว่างแบบแผ่นแสงบาง (ในกล้องจุลทรรศน์แบบแผ่นแสง) และแสงสว่างแบบระนาบ (ในกล้องจุลทรรศน์แบบระนาบที่เลือก)
แอปพลิเคชันอื่นๆ
อินเตอร์เฟอโรเมตร แบบ N -slit เป็นที่สนใจของนักวิจัยที่ทำงานด้านทัศนศาสตร์อะตอม [ 15 ]การถ่ายภาพฟูริเยร์[ 16 ]การคำนวณเชิงแสง[ 17 ]และการคำนวณควอนตัม[ 18 ]