Lloydi peegel

Lloydi peegel on klassikaline optikakatse, mida esimesena kirjeldas 1834. aastal Humphery Lloydi. Eksperimendi esialgne eesmärk oli lisaks Youngi ja Fresneli katsetele leida kinnitust valguse lainelistele omadustele.

Katse ülesehitus 

Lloydi peeglit kasutatakse kahe allikaga interferentsmustri tekitamiseks ning see erineb oluliselt Youngi katse interferentsmustrist.

Lloyd peegel koosneb siledast peeglina käituvast pinnast (dielektrik või metall), mille pinnalt peegeldatakse peegliga täisnurga all olevale ekraanile osa pilust  tulevast silindrilisest lainefrondist, mis on peegelpinnaga väikese nurga all. Teine osa lainefrondist liigub otse ekraanile. Peeglilt peegeldunud valguslaine moodustab virtuaalse teise valgusallika, mis interfereerub reaalse valguskiirega.

Kahe koherentse valgusallika kaugus  on tegeliku valgusallika  ning näiliku valgusallika  vahekaugus. Ekraanile tekib interferentspilt, mille maksimumide vahekaugus avaldub .

Lloydi peegli katse ei kasuta pilusid ning tekitab kahe allika interferentspildi ilma segava difraktsiooni mustrita, mis tekib ühe piluga Youngi katses.

Youngi katses keskmine maksimum näitab võrdset teepikkust ning on konstruktiivse interferentsi tõttu hele. Lloydi peegli puhul aga keskmine maksimum, mis on kõige lähemal peeglile on tume, sest peegeldunud valguskiir teeb  faasinihke ning tekitab destruktiivse interferentsi, kui teepikkused on võrdsed või erinevad täisarv lainepikkuste võrra.

Kasutusalad

Interferents litograafia 

Kõige sagedamini kasutatakse Lloyidi peeglit UV-kiirguse fotolitograafias ja nanomaterjalide tootmisel. Lloydi peeglil on suur eelis kahe piluga interferomeetrite ees. Selleks, et kahe piluga interferomeetris tekitada tihedalt paiknev interferentsmuster tuleb pilude omavahelist kaugust d suurendada. Seega pealelangeva valguskiire lainefront peab olema suurem, et katta mõlemad pilud. Selliselt läheb palju valgusenergiat kaduma. Lloydi peegli puhul d suurendamine ei suurenda vajaminevat valgusenergia hulka kuna teine "pilu" on virtuaalne. Lloydi peegli abil saab väga detailse interferentsmustri ning just seetõttu kasutatakse seda fotolitograafias. Sellise meetodi baasil luuakse pinnase kodeerimisel abiks olev difraktsiooni võrestik.
Sarnast võrestikku kasutatakse ka meditsiiniliste implantaatide pinnal, et suurendada nende biofunktsionaalsust.

Optilised mõõtmised 

Lloydi peegli väljundit analüüsiti CCD fotodioodidega, et luua kompaktne laia vahemikuga ning väga täpne Fourier' pöördel baseeruv lainemõõtur. Seda saab kasutata pulseeriva laseri spektri analüüsimiseks.

Raadioastronoomia 

Uus-Meremaal ja Austraalia rannikualadel kasutasid CSIRO teadlased 1950. aastate alguses mitmete galaktiliste raadiolainete allikate täpseks positsioneerimiseks Lloydi peeglit. Meetod seisnes antenni otse tuleva kiire ning mereäärsete kaljude peegeldusest tekkinud kiirte uurimises. Pärast atmosfäärist tulenevalt refraktsiooni (laine paindumine) maha arvestamist saadi horisondi kohal paiknevaid raadiolainete allikate astronoomilised koordinaadid

Veealune akustika 

Akustiline allikas veepinna all tekitab konstruktiivse ja destruktiivse interferentsi otse tuleva ning peegeldunud helilaine vahel. Just Lloydi peegli efekti tõttu arvatakse, et osad mereloomad nagu manateed ning vaalad on mitmeid kordi laevade ja paatidega kokku põrganud. Interferentsi tulemusena pole propellerite tekitatud madalsageduslik heli veepinna lähedal eristatav. Seda seetõttu, et veepinna ligidal heli peegeldused on peaaegu 180 kraadi langeva lainega faasist väljas. Kui kombineerida eelnevalt kirjeldatu akustilise varjulisusega (piirkond kuhu heli hästi ei levi) saamegi tulemuseks, et mereloomad ei kuule lähenevaid veesõidukeid enne, kui alles pärast alusega kokkupõrkamist või alusest tekkinud veepööristesse jäämist.

Viited 

Optika