Interferometro de Michelson
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INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS” UNIVERSIDAD DISTRITAL F.J.C. INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA FACULTAD DE INGENIERÍA Tema: Teoría de la relatividad LABORATORIO XII INTERFEROMETRO DE MICHELSON Presentado por: Grupo: 62 Carolina Aponte Gómez Cód: 20072025003 Christian Camilo Aya Cód.: 20082020007 Daniel armando Escobar Cód:20102005069 Rony Fernando Musuzú Cód.: 20092025061 RESUMEN El interferómetro de Michelson y Morley fue diseñado con el fin de medir la velocidad de la luz en el “éter”, que fue como se denominó al medio donde la luz se propaga en la Tierra, sin embargo este no dio los resultados esperados pero fue fundamental para la teoría de la relatividad que posteriormente iba a ser formulada. Concluyendo que la luz se propaga con la misma velocidad en todos los medios. El interferómetro también se usa para mostrar el fenómeno de la interferencia de la luz cuando se hace que un haz de luz se divida en dos y que después estos se sobrepongan para mostrar el patrón de interferencia. Con esta información se hace incidir un haz de luz que el cual va a seguir dos caminos diferentes y luego con ayuda de tornillos micrométricos se moverán los haces de luz hasta que estos se sobrepongan y se muestre el patrón de interferencia deseado, para así poder contar el número de anillos que van a pareciendo en la pared con el fin de posteriormente determinar la longitud de onda del haz. INTRODUCCION Un interferómetro es un instrumento que utiliza la interferencia de luz para medir (distancia, índice de refracción, longitud de onda, etc.). La luz es dividida por un divisor de haz y los dos haces inciden en los dos espejos. La placa compensadora, se necesita para que los dos FISICA III - 20 Profesor: Amadeo Moreno
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INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIAUNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”
UNIVERSIDAD DISTRITAL F.J.C.INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA
FACULTAD DE INGENIERÍATema: Teoría de la relatividad
LABORATORIO XIIINTERFEROMETRO DE MICHELSON
Presentado por:
Grupo: 62
Carolina Aponte Gómez Cód:20072025003
Christian Camilo Aya Cód.:20082020007
Daniel armando EscobarCód:20102005069
Rony Fernando Musuzú Cód.:20092025061
RESUMEN
El interferómetro de Michelson yMorley fue diseñado con el finde medir la velocidad de la luzen el “éter”, que fue como sedenominó al medio donde la luzse propaga en la Tierra, sinembargo este no dio losresultados esperados pero fuefundamental para la teoría de larelatividad que posteriormenteiba a ser formulada. Concluyendo
que la luz se propaga con lamisma velocidad en todos losmedios.El interferómetro también se usapara mostrar el fenómeno de lainterferencia de la luz cuandose hace que un haz de luz sedivida en dos y que despuésestos se sobrepongan paramostrar el patrón deinterferencia.Con esta información se haceincidir un haz de luz que elcual va a seguir dos caminosdiferentes y luego con ayuda detornillos micrométricos semoverán los haces de luz hastaque estos se sobrepongan y semuestre el patrón deinterferencia deseado, para asípoder contar el número deanillos que van a pareciendo enla pared con el fin deposteriormente determinar lalongitud de onda del haz.
INTRODUCCIONUn interferómetro es uninstrumento que utiliza lainterferencia de luz para medir(distancia, índice derefracción, longitud de onda,etc.). La luz es dividida porun divisor de haz y los doshaces inciden en los dosespejos. La placa compensadora,se necesita para que los dos
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haces pasen por el mismo anchode vidrio (vamos a ver porque senecesita esto después). Los doshaces reflejados pasan por eldivisor de haz donde estánrecombinados. Cuando los espejos no estánparalelos se pueden ver franjasde Fizeau, o de igualinclinación. Estas franjas sonlíneas rectas solo cuando lasposiciones de los dos espejosson casi iguales. Fuera de estaposición la separación entre losespejos en la línea de vistacambia con la posición en elplano de los espejos. Por esolas franjas de Fizeau cambian decurvas a líneas rectas y delíneas rectas a curvas (pero concurvatura opuesta a las primerascurvas) cuando la posición deuno de los espejos pasa laposición de cero diferencia decamino óptico.
OBJETIVO GENERAL
Estudiar la interferencia de la luz por el método basado en la división de amplitud de la luz.
Objetivos específicos
Entender la formación delas franjas en elinterferómetro y aprendercomo encontrarlas.
Medir la diferencia entrelas dos líneas de emisiónde sodio.
Entender y encontrar lasfranjas de luz blanca en elinterferómetro.
MARCO TEÓRICO
Un interferómetro es uninstrumento que permite medircon gran precisión cambios enlas longitudes de onda mediantefranjas de interferencia. Losdiferentes tipos se basan en ladivisión de un haz de radiaciónincidente en varios haces quesiguen diferentes caminos
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ópticos siendo estos al finalreunificados. Las variacionesproducidas en el recorrido delos caminos ópticos crean elfenómeno de interferencia. Thomas Young fue uno de losprimeros en observar el fenómenode interferencia en susexperimentos con sistemas deuna, dos y más rendijas, viendoen una pantalla lejana un patrónde franjas claras y oscuras,esta fue la primera evidencia dela naturaleza ondulatoria de laluz. El experimento de Young se puedeconsiderar como un simpleinterferómetro; pudiendocalcular la longitud de onda dela radiación. En 1881, 78 añosdespués del experimento deYoung, A. Michelson diseñó yconstruyó un interferómetrosiguiendo el mismo principio,pero con una resolución muchomás alta. Rápidamente esteinstrumento fue utilizado parala investigación de mediosópticos. En la figura se muestra unesquema del interferómetro deMichelson. El rayo de luz delláser incide sobre un divisor dehaz (beam splitter) que reflejael 50% de la radiación incidentey transmite el otro 50%. De esta forma se crea ladivisión del haz
inicial. En el camino del haztransmitido se coloca un espejomovible (M1), en el camino delotro se pone un espejo fijo (M2). Ambos haces son reflejadosen estos espejos hacia eldivisor del haz, el cual denuevo divide cada haz en dospartes. Los haces se recombinanoriginando el patrón deinterferencia y van hacia lapantalla de visión. La observación del patrón deinterferencia proviene de algúncambio en la fase del haz alatravesar los dos caminosópticos, ya que, inicialmente,los dos haces tienen la mismafase por provenir de una mismafuente puntual.Analicemos el camino recorridode cada haz antes de llegar a lapantalla de visión:
Moviendo el espejo móvil (M1) sepuede cambiar la longitudrecorrida por uno de los haces,lo que nos da un método decontrol de la interferencia. •El haz transmitido atraviesa elvidrio del divisor una sola vez.•El haz reflejado en el divisoratraviesa el vidrio 3 veces. Para corregir el problemaanterior se coloca entre eldivisor y el espejo móvil unaplaca de vidrio exactamente
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igual a la del divisor, que sedenominada placa compensadora. Se debe resaltar que de estaforma, solamente el 50% de laintensidad del haz inicial esutilizada para producir lainterferencia, esto implica unapérdida de energía que encondiciones ideales, es unmínimo del orden de 50%. Estapérdida es significativamentedisminuida en otros tipos deinterferómetros. Espejo Ajustable (M )2Espejo Movible (M )1Pantalla Diviso rDel HazPlaca de compensación
Si el rayo incidente viene deuna sola fuente altamentecoherente, lo que produce fasesiniciales muy correlacionadas,se puede prescindir de la placacompensadora. Al colocar unlente entre la fuente y eldivisor del haz, el haz de luzes abierto y cubre casi todo eldivisor. En este momento, elpatrón de interferencia esclaramente visible. Si la diferencia entre laseparación de M1y M2, respecto al divisor delhaz es d y θ es la diferencia deángulo entre los haces, lacondición para interferenciaconstructiva es:
2d cos θ= m λ
donde m es un número entero Con esta expresión, vemos que sedeben formar anillos circularescuando el interferómetro estábien calibrado. Los anillos seacercan unos a otros alalejarnos del centro. Engeneral, en este tipo deinterferómetro, se mide muycerca del centro del patrón, porlo cual
cos θ≈1 la expresión queda como
2dm= m λ
MATERIALES
Laser Metro lógico de Neón Interferómetro Lente de dirección Plantilla milimetrada
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(a)
(b)
Foto 1 a y b: Materiales deLaboratorio
REALIZACIÓN DEL LABORATORIO
Procedimiento
Para comenzar nuestrolaboratorio ubicamos el laser yel interferometro sobre unasuperficie plana (foto 2); ellaser es ubicado paralelo alinterferometro y por medio dellente de direccion se hace queel as de luz se proyecte sobrelos espejos semitransaparentescon un angulo adecuador de maso menos 15º.
Foto 2. Ubicación de loselementos.
A continuacion por medio delajuste de los espejos,superponemos las proyecciones
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del as de luz para observar laslineas de interferencia que sevisualizan sobre la plantillamilimetrada.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
- Para el caso de interferencia entre 2 frentes planos son líneas rectas paralelas.
- El error en el frente de onda se deduce directamente.
- En nuestro caso los frentes deonda no son paralelos (esférico y parabólico)
- El patrón son líneas curvas, no rectas. El análisis no es trivial.
Debido a la inestabilidad y dañoen los elementos del laboratoriono podemos realizar medidasconfiables a la hora de obtenerla longitud de onda, el mal usoha quitado mucha de la precisiónque tenían los implementos.
CONCLUSIONES
Aunque el interferómetro no pudocumplir su objetivo primordialque fue determinar la velocidadde la luz en el éter, este fuemuy importante para elplanteamiento de la teoría de larelatividad además que hoy endía se usa para gran cantidad deexperimentos. * Son muchas las fuentes de
error que se pueden presentarcuando se usa el interferómetropara medir longitudes de onda,como el error humano, algún dañoen los espejos o que lostornillos estén desgastados porel uso, sin embargo esteinstrumento es muy útil ya quenos da una idea de la longitudde onda que se esta indagando.
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BIBLIOGRAFIA
http://media.utp.edu.co/facultad-ciencias-basicas/archivos/contenidos-departamento-de-fisica/experimento2if.pdf
http://usuarios.multimania.es/zupeiza/downl/pendulos.pdf
http://www.fiumsa.edu.bo/docentes/mramirez/ticona14.pdf
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