Adamovy tři roky s laserem a pájkou

Adam Bretšnajder (O8) zaznamenal během svého studia u nás celou řadu úspěchů. Svůj čas investoval do mnoha pravidelných aktivit - soutěžil úspěšně v Astronomické olympiádě, Fyzikální olympiádě nebo Fyziklání. Absolvoval půlroční studijní pobyt na prestižním gymnáziu v Německu a svá studia bere velice vážně. Mezi všemi jeho aktivitami se však vyjímá jeho práce na grantovém projektu pod záštitou nadačního fondu Luďka Pekárka. V prvním ročníku středoškolského studia (O5) Adam u nadačního fondu zažádal o grant na projekt stavby Machova-Zehnderova interferometru a měření rychlosti světla ve vybraném materiálu. Snad i díky specifickému zaměření jeho návrhu byl grant schválen a Adam tak mohl začít pracovat na jednom z nejnáročnějších projektů svého studia.

Projekt zahrnoval specifickou modifikaci interferometru pomocí optických vláken. Běžný Machův-Zehnderův interferometr využívá pro svou činnost přímé optické cesty, a tak jeho rozměry mohou být v závislosti na podmínkách poměrně značné. Nahrazením přímých optických cest vláknem lze rozměry zmenšit. To však přináší poměrně náročné komplikace pro jeho správnou funkci díky rozptylu světelného paprsku. Adamův návrh tak musel brát v potaz složitější interferenční obraz na výstupu interferometru a samozřejmě komplikovanější stavbu a kalibraci celého zařízení. Protože se takové zařízení dá použít na měření malých rozdílů délek optických cest, Adam stavěl celý projekt pro tento účel. Cílem bylo sestavit zařízení, schopné změřit rozdíly délek v řádu vlnové délky 532 nm světla zeleného laserového paprsku.

Největším problémem bylo zajistit možnost mechanického posunu optické cesty na škále necelého mikrometru. Běžné konstrukční prvky takového posunu nejsou schopny - mikrometrický šroub je uzpůsoben na rozměry desetkrát větší. Přesným uchycením vlákna ve speciálně navrženém držáku lze tuto přesnost zvětšit. Měření se pak provádí zobrazením interferenčního obrazce na počítači a detekcí jeho opakování. Každé opakování obrazce znamená posun o jedinou vlnovou délku, tj. o vzdálenost menší, než je rozměr nejmenších bakterií! Obrazec je zachycen na speciální kameře nebo CMOS čipu, přenášen do minipočítače Raspberry Pi a konečně zobrazen na monitoru.

Práce s optickým vláknem nabízí i možnost měření rychlosti světla ve vláknu, resp. indexu lomu vlákna. Pomocí osciloskopu, laseru, děliče svazku a dvojice fotodiod lze změřit čas cesty světelného paprsku vláknem. Toto měření bylo i základem Adamovy ročníkové práce, se kterou se účastnil krajského kola SOČ 2024.

Práce na grantu je pro výzkumníky náročná díky omezením časovým i finančním. Adam pracoval dlouho, důsledně a naučil se, jak vědci celého světa zpracovávají dlouhodobé projekty s užitečnými výsledky. Závěr projektu za nadační fond zhodnotil docent Lukáš Jelínek z katedry elektromagnetického pole FEL ČVUT v Praze. Přes technickou náročnost a různá nevyhnutelná zpoždění byl projekt úspěšný a Adam může své zkušenosti zúročit v dalších projektech, tentokrát jako vysokoškolský student.