마이컬슨 간섭계

마이컬슨 간섭계 (Michelson interferometer)는 빛의 간섭 현상을 이용하여 빛의 파장, 길이, 굴절률 등을 정밀하게 측정하는 데 사용되는 광학 기기이다. 1881년 앨버트 마이컬슨이 고안했으며, 특히 광속 불변을 증명하기 위한 마이컬슨-몰리 실험에 사용되어 그 중요성을 인정받았다.

작동 원리

마이컬슨 간섭계는 일반적으로 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있다.

• 광원: 단색광을 발생시키는 광원 (예: 레이저)
• 반투명 거울 (빔 스플리터): 입사하는 빛을 절반은 투과시키고 나머지 절반은 반사시키는 거울
• 거울 (M1, M2): 빛을 반사시키는 거울
• 검출기: 간섭된 빛을 감지하는 장치 (예: 광검출기, 스크린)

광원에서 나온 빛은 빔 스플리터에 의해 두 갈래로 나뉘어 각각 다른 경로를 따라 진행한다. 한 갈래 빛은 빔 스플리터를 투과하여 거울 M1에 반사되어 다시 빔 스플리터로 돌아오고, 다른 갈래 빛은 빔 스플리터에 반사되어 거울 M2에 반사되어 다시 빔 스플리터로 돌아온다. 빔 스플리터에 다시 도달한 두 갈래의 빛은 서로 간섭을 일으키며, 이 간섭 패턴은 두 경로의 광경로차 (optical path difference)에 따라 달라진다.

두 거울의 위치를 정밀하게 조절하여 광경로차를 변화시키면 간섭 패턴이 변하게 되는데, 이 변화를 분석하여 빛의 파장이나 거울의 이동 거리 등을 매우 정확하게 측정할 수 있다.

활용 분야

마이컬슨 간섭계는 다양한 분야에서 활용되고 있다.

• 정밀 측정: 길이, 두께, 굴절률 등의 정밀 측정
• 분광학: 빛의 스펙트럼 분석
• 천문학: 중력파 검출 (예: LIGO)
• 광통신: 광섬유의 특성 분석
• 기타: 박막 두께 측정, 표면 형상 측정 등

마이컬슨 간섭계는 높은 정밀도와 다양한 활용성 덕분에 과학 및 공학 분야에서 널리 사용되는 중요한 광학 기기이다.