
2026/01/05 5:49
**(おそらく)最も安価で自作できるミケルソン干渉計**
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要約▶
Japanese Translation:
本稿は、完全に機能するミシェルソン干渉計を、安価な3Dプリント部品と市販のAmazonコンポーネントのみで構築できることを示しており、光子実験が学校・メイカー・ホビエストにとって手頃になることを証明しています。
設計とコスト – デバイスはPLAプリント(BOM <$3 USD)と50‑50ビームスプリッター付き650 nmダイオードレーザーのみで構成され、代替として安価な顕微鏡用スライド(< $0.20)を使用できます。印刷設定は簡単です:PLA、15 %インフィル、サポートやスクリーンなし。
組み立て – CADファイルはPythonのbuild123dで作成され、著者のGitHubで共有されています。干渉計は標準的なミシェルソン構造に従い、レーザービームスプリッター、2枚の「クラフト」四角鏡、および検出器が、3Dプリントされたキネマティックミラー・マウントを使用して取り付けられます。これらは3本の親指調整可能なねじとテンションスプリングを採用し、精密なアラインメントを実現します。
デモンストレーション – 組み立てると、明瞭な建設的/破壊的干渉縞が肉眼で観測でき、小さな経路長変化の測定が可能です。高い許容誤差は頑丈で調整可能なマウントのおかげで管理しやすくなります。
今後の計画と影響 – 著者は完全な設計ファイルをThingiverseまたはPrintablesにアップロードする予定で、チュートリアルやバリエーションを追加してリポジトリを拡充したいと考えています。この作業は、CAD、3Dプリント、および基本的な光学組み立てへの実用的な入門として、家庭または教育用途に適しており、印刷可能な光学部品の広範な採用を促進します。
この改訂版要約は、元のリストからすべての主要ポイントを保持しつつ、不必要な推論を排除しています。
本文
ミケルソン干渉計 – 低コストの3Dプリント構築
概要
最近、3Dプリントが光学実験を手頃に行う方法としてどれほど有効か探求しました。
目的は、Amazonで入手できる部品や一般的なデスクトッププリンタで作成可能な材料だけで ミケルソン干渉計 を組み立てることでした。
以下では:
- デバイスとその用途の簡潔な説明
- 購入リスト(BOM)
- 組立手順と設計メモ
- CAD ファイル、ビルドスクリプト、画像へのリンク
を紹介します。
ミケルソン干渉計とは?
ミケルソン干渉計はレーザー光束を二つの臂に分割し、両端に鏡を設置します。
ビームスプリッタで再結合したとき、二つの光が位相差に応じて建設的または破壊的に干渉します。
その結果生じるフリンジは、いずれかの臂の光路長(温度変化や屈折率の変動など)が変わるとシフトします。
購入リスト
| アイテム | 数量 | 備考 |
|---|---|---|
| PLAフィラメント | 50 g | 任意の色で可 |
| 650 nmダイオードレーザー | 1 | Amazon の30パックから |
| 四角鏡(クラフト用) | 2 | Amazon で入手可能 |
| 50:50ビームスプリッタ | 1 | 16 USD だが、顕微鏡スライドで20セント以下に抑えられる |
| M3 × 10 スレッド付きサムクランプ | 6 | 同等の標準ネジでも可 |
| M3 ナット | 6 | - |
| 張力スプリング(4 × 10 mm) | 4 | - |
| 鋼製ロッド(4 × 10 mm) | 8 | - |
総費用:< 3 USD(ビームスプリッタを除く)
設計と組立
1. CAD と印刷
全部品は Python の build123d を使って設計しました。
設計ファイルは GitHub の CAD ページで公開しています。
- 印刷設定
- インフィル:15 %(またはプリンタのデフォルト)
- サポート:なし
- スキン:なし
- 材料:PLA
どんな可印刷素材でも構いません。重要なトールレランスは調整可能です。
2. キネマティックミラー・マウント
主要部品は キネマティックミラーマウント で、三点調整が可能です:
- ステージマウント – L字形でポストやボードに固定。
- ミラーマウント – 鏡を保持し、サムクランプの頭部に接触する三点で角度が決まる。
- 張力スプリング が鏡マウントをクランプヘッドに押さえつけます。
組立手順:
- ステージマウントへ各 M3 スレッドを通し、ナットを取り付ける。
- 張力スプリングをクランプ上に置き、ミラーマウントを装着して三点がヘッドに接触するようにする。
- サムクランプを回転させて鏡角度を設定。
3. 完成した干渉計
- ラーザーを印刷済みホルダーに固定。
- ビームスプリッタと一方のキネマティックミラーマウントを取り付ける。
- 二つ目のミラーマウントを90°角の臂長(≈ 10–15 cm)で配置。
- 両臂を整列させ、再結合した光束がクリアな干渉フリンジを生むように調整。
画像
- CAD アセンブリ – 完成した干渉計の3Dレンダリング。
- 印刷済み部品 – 各パーツの写真。
- 整列済みシステム – 運転中の干渉計でフリンジパターンを確認。
- マウントイテレーション – さまざまなキネマティックマウント設計の比較。
リソース
- GitHub CAD ページ – ソースファイルとビルドスクリプト。
- Thingiverse / Printables – (予定)STL ファイルをアップロード予定。
デザインをフォークしたり、独自実験に合わせて改変してみてください!
新年あけましておめでとうございます。そして、楽しいプリント作業を!