干渉計とは?
かんしょうけい
干渉計とは、光や電波などの波の干渉現象を利用して、距離・波長・屈折率などを極めて高い精度で測定する計測装置です。
干渉計は、波(光・電波・音波など)を二つ以上の経路に分割し、それらを再び重ね合わせたときに生じる「干渉縞」を解析することで、わずかな長さの差や波長の変化を精密に測定する装置です。
最もよく知られる原理は、19世紀にマイケルソンが考案したマイケルソン干渉計です。光源からの光をビームスプリッターで二方向に分け、それぞれを鏡で反射させて戻し、重ね合わせると干渉縞が現れます。一方の経路の長さがわずかに変化するだけで縞の模様が変わるため、光の波長(数百ナノメートル)以下の精度で変位を検出できます。
干渉計の主な用途には次のものがあります。
- 重力波検出:LIGOはアームの長さ4キロメートルのマイケルソン干渉計を使い、時空のゆがみをアトメートル(10のマイナス18乗メートル)単位で測定
- 電波天文学:複数のアンテナを組み合わせたVLBI(超長基線干渉計)で、銀河核やブラックホールを超高分解能で観測
- 精密工業計測:光学部品の表面形状や厚みの測定
- 医療・生命科学:光干渉断層撮影(OCT)で目の網膜や血管を非侵襲的に断面撮影
干渉計は、基礎物理の実証実験から最先端の天文観測まで幅広い場面で活躍しており、現代科学技術を支える根幹的な計測手段のひとつです。
使い方・例文
「重力波を初めて直接検出したのは、レーザー干渉計を巨大化したLIGOという施設だ」のように、天文学や精密計測の文脈でよく用いられます。
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