Студенты начинают с сборки и настройки интерферометра, чтобы наблюдать интерференцию, возникающую из-за разницы длин плеч интерферометра. Базовая установка состоит из зеленого лазера на кинематическом креплении, делителя луча, одного зеркала на трансляционном столике, второго зеркала на кинематическом креплении на фиксированной стойке и экрана, как показано на схеме на рисунке А.
Распространенное заблуждение среди студентов заключается в том, что свет теряется, когда на экране наблюдается деструктивная интерференция. Чтобы развеять это заблуждение, в лабораторный стенд включена дополнительная пластина делителя луча, позволяющая студентам наблюдать второй выход интерферометра, то есть свет, возвращающийся в направлении лазера, как показано на Рисунке Б. Студенты могут увидеть, что когда в центре интерференционной картины основного выхода наблюдается яркое пятно, на втором выходе интерферометра в центре будет темное пятно (см. Рисунок В). Свет не теряется, а просто перераспределяется в системе.

Интерферометр Майкельсона предоставляет интуитивно понятный способ изучения концепции длины когерентности: в данном контексте длина когерентности источника соответствует максимальной разнице длин плеч интерферометра, при которой еще можно наблюдать интерференцию. В этом стенде студенты могут использовать свою установку для измерения длины когерентности красного и белого светодиодов, используя схему, показанную на рисунке выше. После установки светодиода в интерферометр студенты регулируют положение одного зеркала до тех пор, пока интерференционная картина почти не исчезнет. Длина когерентности должна быть примерно равна удвоенной разнице длин плеч интерферометра. Чтобы сравнить результаты с теорией, студенты могут рассчитать предполагаемую длину когерентности по длине волны и ширине полосы источника с помощью следующего уравнения: ΔL_c = λ₀²/Δλ, где ΔL_c — длина когерентности, λ₀ — центральная длина волны, а Δλ — ширина полосы.
После юстировки установки с использованием лазера и красного светодиода, студенты могут поместить в установку входящий в комплект белый светодиод для создания интерференции белого света.

Лабораторный стенд включает две пластины из оргстекла толщиной 8 мм и 12 мм, чтобы студенты могли использовать интерферометр для измерения показателя преломления этого материала. Пластина из оргстекла помещается в одно из плеч интерферометра перпендикулярно пути луча (см. Рисунок выше). Поскольку пластина имеет другой показатель преломления, чем окружающий воздух, свет, проходящий через плечо интерферометра с пластиной, будет иметь другую эффективную оптическую длину пути, чем свет в другом плече. Если пластину повернуть, толщина материала на пути луча увеличивается, что приводит к изменению оптической длины пути. Изменение оптической длины пути можно определить, подсчитав количество переходов "свет-темнота-свет" в центре интерференционной картины при повороте пластины на заданный угол. Показатель преломления n материала можно рассчитать по следующей формуле:



где N — количество переходов "свет-темнота-свет", λ — длина волны лазерного света, t — толщина пластины из оргстекла, а α — угол поворота пластины.

Последний эксперимент, доступный с этим лабораторным стендом, позволяет измерить коэффициент теплового расширения алюминиевого стержня. Стержень обернут нагревательной фольгой и закреплен с зеркалом на одном конце, как показано на рисунке выше (температура стержня контролируется, что позволяет рассчитать коэффициент теплового расширения по изменению температуры и количеству полос, смещающихся из центра интерференционной картины при расширении стержня).* Эта сборка заменяет зеркало на конце одного из плеч интерферометра, и установка настраивается так, чтобы интерференция была видна. Температурный датчик вставляется в задний конец алюминиевого стержня, позволяя записывать температуру стержня. Нагреватель подключается к источнику напряжения, нагревая стержень и вызывая его расширение, что, в свою очередь, приводит к смещению зеркала. Студенты подсчитывают количество переходов "темнота-свет" в центре интерференционной картины во время этого процесса, что соответствует изменению оптической длины пути, вызванному расширением стержня. Коэффициент теплового расширения α можно рассчитать по формуле: α = Nλ/2L₀ΔT, где N — количество переходов "темнота-свет", λ — длина волны источника света, L₀ — исходная длина стержня, а ΔT — изменение температуры.
*Необходимый регулируемый источник питания для нагревателя не входит в комплект.

Недавним применением интерферометра Майкельсона, привлекшим международное внимание, стало обнаружение гравитационных волн. Гравитационные волны — это колебания кривизны пространства-времени, вызванные столкновениями черных дыр, нейтронных звезд и другими астрофизическими процессами, связанными с высокой концентрацией массы и энергии, движущейся с релятивистскими скоростями. Для обнаружения этих волн была создана сеть лазерных интерферометров в нескольких странах, включая Лазерную интерферометрическую гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO) в США, VIRGO в Италии, GEO600 в Германии и KAGRA в Японии. Все эти эксперименты основаны на интерферометре Майкельсона с длиной плеч в несколько километров. Зеркала подвешены и могут свободно колебаться в плоскости интерферометра. Проходящая гравитационная волна сжимает расстояние между зеркалом и делителем луча в одном плече интерферометра, одновременно растягивая это расстояние в другом плече. Осциллирующий сигнал, вызванный прохождением волны, регистрируется фотодетектором.
14 сентября 2015 года два детектора LIGO (в штатах Вашингтон и Луизиана) впервые зафиксировали гравитационную волну. Сигнал (который был измерен с высокой точностью обоими детекторами) был вызван слиянием двух черных дыр, находящихся на расстоянии около миллиарда световых лет. Этот сигнал вызвал смещение зеркал LIGO примерно на 10^-18 метра, что составляет почти одну тысячную диаметра протона. Таким образом, интерферометры Майкельсона способны выполнять одни из самых точных измерений длины. LIGO и его партнерские обсерватории значительно сложнее интерферометра в этом лабораторном стенде, но основной физический принцип их работы — это интерферометрия Майкельсона.
После сборки, интерферометр Майкельсона можно использовать как простую демонстрацию принципов работы гравитационно-волновых детекторов, таких как LIGO, Virgo и GEO600. В этих интерферометрах с длиной плеч в несколько километров зеркала свободно колеблются в плоскости интерферометра в ответ на проходящие гравитационные волны. Эти волны сжимают одно плечо интерферометра, одновременно растягивая другое. В нашем лабораторном стенде зеркала не колеблются, но эффект гравитационной волны можно имитировать с помощью локальной вибрации стола или акустического источника. Это изменит относительную длину плеч, что приведет к осцилляции интерференционной картины и изменению яркости центрального максимума.