迈克耳孙测星干涉仪 迈克耳孙测星干涉仪Michelson stellar interferometer是最早被提出并建造的天文干涉仪之一它的概念首先由美国物理学家阿尔伯特迈克耳孙和法国物理学家阿曼德斐索在年提出而迈克耳孙和美国天文学家弗朗西斯皮斯於年在威尔逊山天文台使用它首次测量了恒星的角直径 在此之前恒星尺寸角直径的测量是天文学上的一大难题这是由于传统光学天文望远镜的角分辨率受到物镜口径的限制即使是人类能制造的最大的天文望远镜其角分辨率也大约只有弧度秒的量级无法达到测量普通恒星所需的分辨率迈克耳孙测星干涉仪利用干涉条纹的可见度随扩展光源的线度增加而下降的原理将恒星看作一个平面非相干光源从而可以很巧妙地测量恒星的角直径 最初设计的迈克耳孙测星干涉仪的长度约为米架设在口径为米的胡克望远镜之上其中两面平面镜MM的最大间距为米并且是可调的而平面镜MM的位置是固定的等於米当有星光入射到干涉仪上时两组平面镜所构成的光路是等光程的从而会形成等间距的干涉直条纹而条纹间距为 Δ x  λ f d displaystyle Delta xfrac lambda fd 这里 f displaystyle f 是望远镜的焦距 d displaystyle d 是平面镜M和M之间的距离而平面镜M和M之间的距离相当於扩展光源的线度当M和M靠得很近时干涉条纹的衬比度接近於随着两者间距增加衬比度会逐渐下降为零如果认为恒星是一个角直径为  α displaystyle alpha  光强均匀分布的圆形光源其可见度由下面公式给出 V   J   u  u displaystyle mathcal Vfrac Juu  其中 u   π α D  λ displaystyle upi alpha Dlambda   J   u  displaystyle Ju 是贝塞尔函数随着逐渐增加平面镜M和M之间的距离 D displaystyle D 当满足下面关系时衬比度首次降为零 D   λ  α displaystyle Dfrac lambda alpha  迈克耳孙测星干涉仪首次成功测量的恒星是参宿四测得其角直径为弧度秒根据它到太阳的距离约光年就可得到它的直径约为千米是太阳直径的倍事实上这一台迈克耳孙测星干涉仪所能测量的都是直径在太阳直径数百倍的巨星因为测量体积更小的恒星要求更大的M和M之间的距离架设一台如此庞大的干涉仪对当时的技术而言相当困难