백과

하나의 광속이 이 기구를 통과한 뒤 나뉘어 각기 다른 거리를 지난 후 한 군데 모였을 때 서로 간섭하여 세기가 증가하거나 감소하게 된다.

이러한 간섭현상으로 간섭줄무늬라고 부르는 밝고 어두운 띠모양의 줄무늬가 나타난다. 이 줄무늬로부터 측정한 정보를 이용하여 정확한 파장결정, 아주 짧은 거리와 두께 측정, 분광선(分光線) 연구, 투명한 물질의 굴절률 계산 등을 할 수 있다. 천문학에서는 이 간섭계를 사용하여 별들 사이의 거리를 측정하거나 별의 직경을 구하기도 한다.

1881년 미국 물리학자 알버트 A. 마이컬슨은 마이컬슨－몰리 실험에 사용된 간섭계를 만들었다.

광학산업에서는 마이컬슨 간섭계나 그 개량품을 이용해 렌즈나 분광기를 시험하거나 굴절률 측정, 표면의 정밀세부조사 등을 하고 있다.

이 기구는 은으로 반 도금한 거울을 이용해 광속을 두 부분으로 나누는데, 하나는 이 거울을 통과해 고정된 거울로 전달되고, 다른 하나는 거울에서 반사되어 이동할 수 있는 거울로 전달된다. 거울이 움직일 때 생기는 줄무늬의 개수를 조사함으로써 움직인 거리를 정확히 알 수 있다.

마이컬슨은 항성간섭계(恒星干涉計)도 개발했는데, 이것을 이용하여 별의 양끝점과 관측자를 연결하는 곳의 각도를 0.01＂의 작은 크기까지 측정할 수 있으며, 이 각도로 별의 지름을 알 수 있다.

1896년에 영국의 물리학자 레일리 남작(Lord Rayleigh)에 의해 고안된 레일리 간섭굴절기는 현재까지 기체나 액체의 굴절률 조사에 널리 사용하고 있다. 이것은 마이컬슨 간섭계처럼 광속을 나누는 기구이다. 1개의 광속을 기준광속으로 사용하고, 다른 광속은 굴절률을 알고 있는 물질을 통과한 뒤 다시 굴절률을 모르는 물질을 통과한다.

굴절률을 아는 물질의 간섭무늬와 미지의 물질의 간섭무늬의 변위 차이로부터 미지의 굴절률을 알 수 있다.

1897년 프랑스 물리학자 샤를 파브리와 알프레드 페로는 파브리-페로 간섭계를 만들었다. 이 기구는 완전히 평행하고 반사가 잘되는 2개의 에탈론(etalon) 판으로 되어 있다. 에탈론판의 반사율이 매우 크기 때문에 연속적으로 다중반사된 빛의 세기는 매우 천천히 감소하며 폭이 좁고 뚜렷한 줄무늬를 이룬다.

이 기구를 이용하면 선스펙트럼의 초미세구조(超微細構造)를 해명할 수 있고, 좁은 분광선의 폭을 알 수 있으며, 표준으로 쓰는 미터 단위의 길이를 재결정할 수 있다.

피조-로랑 표면간섭계는 가공된 표면이 완전한 평면과 얼마만큼 차이가 있는지를 알려준다. 이 장치는

1862년 프랑스 물리학자 아르망 이폴리트 루이 피조가 고안하여, 1883년에 기구화된 후 현대 광학산업에서 널리 쓰여지고 있다.

이 장치에서는 단색광이 작은 구멍을 통과하여 기준면과 그 밑에 있는 작업소재를 비춘다. 이때의 광속은 작업소재와 수직을 이룬다. 작업소재면과 기준면이 조금 기울어지도록 하면 위에 있는 반사장치를 통해 두께가 일정한 줄무늬가 생기는 것을 볼 수 있다. 이 줄무늬가 작업소재 표면의 등고선도 역할을 하기 때문에 광학 표면을 가공하는 기능공은 이 무늬를 보고 표면의 결함이나 울퉁불퉁한 것을 제거할 수 있다.

트위먼-그린 간섭계는 1916년 영국 전기기술자 프랭크 트위먼과 영국의 화학자 아서 그린이 마이컬슨 간섭계를 개선해서 만들었으며 렌즈나 분광기를 검사하는 데 쓰인다. 이 장치에서는 단색광의 점광원(點光源)이 고정밀 렌즈의 초점에 놓여 있다.

분광기가 이상이 없을 때는 입사된 빛이 처음과 똑같은 상태로 관측지점에 도착하므로 균일한 조도(照度)의 빛을 볼 수 있다. 반면에 분광기 유리 안에 국부적인 결함이 있으면 파면(波面)이 찌그러진다. 렌즈를 검사할 때는 렌즈 뒤에 볼록거울을 놓아둔다. 빛이 렌즈를 통과한 뒤에 거울에 반사하여 같은 경로를 따라 렌즈를 거쳐 다시 관측점에 되돌아오는데, 이때 렌즈에 결함이 있으면 줄무늬 변형이 일어난다.