Un interféromètre de Michelson est un appareil qui divise un faisceau de lumière, fait rebondir les deux faisceaux sur des miroirs séparés et les recombine à partir de chemins différents. A l’intérieur de l’instrument, un miroir mobile modifie la trajectoire d’un faisceau. Lorsque les deux faisceaux lumineux se rejoignent, ils interfèrent l’un avec l’autre ; un détecteur est inclus pour mesurer les changements d’intensité. Les motifs créés ont été utilisés pour étudier les propriétés ondulatoires de la lumière, de sorte que ces principes peuvent être appliqués à d’autres mesures. De nombreux interféromètres à deux faisceaux sont basés sur l’interféromètre de Michelson, inventé par Albert Abraham Michelson au début des années 1890.
La structure de base de l’interféromètre de Michelson se compose de deux miroirs perpendiculaires l’un à l’autre et d’un séparateur de faisceau monté à un angle de 45° par rapport à chaque miroir. Un miroir peut tourner d’un côté ou de l’autre. Lorsque la lumière pénètre dans l’appareil, elle frappe un séparateur de faisceau qui réfléchit une partie de la lumière et transmet une autre partie. Chaque faisceau frappe un miroir séparé. Lorsqu’ils sont réfléchis, les changements de position d’un miroir modifient le trajet d’un faisceau pour modifier l’effet d’interférence.
L’intensité du faisceau peut ensuite être mesurée en traçant un graphique de l’intensité par rapport à la différence de trajet, sur un graphique appelé interférogramme. Cette première forme d’interféromètre a été utilisée dans le développement d’instruments qui peuvent mesurer le rayonnement à des plages spécifiques du spectre lumineux. La spectroscopie à transformée de Fourier est basée sur l’interféromètre de Michelson, qui est capable de créer une image de toutes les longueurs d’onde de l’échantillon lumineux. L’interféromètre peut également accepter plus de lumière que d’autres instruments et est plus sensible, en particulier à la lumière infrarouge.
Un interféromètre de Michelson peut être utilisé pour mesurer la longueur d’onde de substances spécifiques, telles que le sodium ou l’hélium. Sa capacité à détecter les gaz et divers autres éléments est utile pour surveiller le contenu de l’atmosphère. L’appareil est parfois utilisé par les astronomes pour mesurer la taille et la composition d’autres planètes et étoiles à des années-lumière. Pour une utilisation dans l’espace, les interféromètres peuvent également détecter comment les fluides sont affectés par les courants de convection, afin de mesurer la force de gravité.
Diverses formules mathématiques sont utilisées pour interpréter les résultats d’un interféromètre de Michelson. Les angles, l’intensité du faisceau et les longueurs d’onde de la lumière doivent être compris d’un point de vue numérique. Une formation et une expérience appropriées aident à comprendre la signification des mesures et à appliquer les principes de base au fonctionnement de l’appareil, quelle que soit l’application dans laquelle il est utilisé.