Interferómetro de Michelson
Alberto Abraham Michelson: El cual fue un físico estadounidense que desarrolló un instrumento usando el concepto de interferometría, el llamado interferómetro de Michelson.
Se utiliza para determinar la longitud de onda de la luz y el índice de refracción del material delgado. Diagrama y derivación del interferómetro de Michelson Comencemos.
En este experimento, se utiliza una fuente de luz monocromática para producir franjas de luz dividiendo un haz de luz en dos brazos mediante el uso de un divisor de haz.
Estos haces de luz se reflejan hacia el divisor de haz, que luego combina su amplitud utilizando el principio de superposición y los resultados del patrón de interferencia.
En este experimento, se utilizan dos espejos pulidos (sea M1 y M2 ). Estos espejos son perfectamente perpendiculares entre sí.
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dos placas de vidrio UN y C se colocan entre los dos espejos.
La parte posterior de la placa de vidrio A está medio pulida, por lo que la mitad de la luz se refleja hacia el espejo. M1 y medio transmitido hacia el espejo M2 .
Después de eso, estos dos rayos de luz reflejados por el M1 y M2 espejos a las placas.
La onda reflejada en el espejo. M1 se transmite a través de la placa UN y la onda reflejada de M2 se refleja de nuevo en la placa de vidrio UN .
Las dos olas del espejo M1 y M2 interfieren y las franjas son observadas por el observador.
Además, se produce interferencia constructiva y destructiva según el cambio de fase relativo entre dos ondas planas.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Michelson_interferometer.png
Esta configuración experimental produce un camino óptico adicional como la onda que se refleja en el espejo. M1 y pasa a través de la placa A dos veces.
Se coloca otra placa en el camino de la onda reflejada desde el espejo. M2 para que la onda pase por este también es el doble.
Entonces, para crear equilibrio en estas dos olas esto ( C se utiliza la placa denominada ). Esto se llama un placa compensadora .
La diferencia de trayectoria entre las dos ondas debe ser un múltiplo entero de mλ .
Donde metro es el orden y metro = 0,1,2,3,….. y λ es la longitud de onda. En interferencia constructiva las franjas son brillantes.
Δ = 2d cosθ + λ / 2 = (diferencia de trayectoria total entre las dos ondas)
Δ = 2d cosθ + λ / 2 = mλ, m = 0, 1, 2,… Por interferencia constructiva
Si la diferencia de trayectoria entre las dos ondas es (m + ½) λ.
Entonces los flecos aparecen es oscuro.
Δ = 2d cosθ + λ / 2 = (m + ½) λ, m = 0, 1, 2,… Por interferencia destructiva
En este experimento, se ilustran a continuación muchas formas de franjas.
1 Círculos flecos.
2 flecos rectos.
3 franjas de elipses.
4 franjas hipérbolas.
La formación de estas franjas depende de la distancia d entre M1 y M2′ y el ángulo entre estas superficies.
Aquí M2′ es la imagen virtual de M2 formado en placa de vidrio UN para el observador, que ve en la dirección de M1 .
Las franjas circulares se forman cuando los dos espejos están perfectamente en una dirección perpendicular entre sí y M1 es paralelo a M2′ y el ángulo es cero.
Deja que la distancia entre M1 y M2′ es igual a d.
El si la distancia entre imágenes virtuales S1′ y S2′ de fuente S debido al paralelo M1 y M2′ es igual a 2d.
Las fuentes virtuales en S1′ y S2′ se dice que están en fase entre sí (tales fuentes se denominan fuentes coherentes) y que las fases de los puntos correspondientes en el son exactamente las mismas en todo momento.
Ahora la diferencia de trayectoria entre las dos ondas entrantes será igual a 2d cosθ.
donde está el θ el ángulo entre el eje de visualización y la onda descendente entrante.
En este caso, las características del patrón de interferencia dependen de la naturaleza de la fuente de luz y de la orientación precisa del espejo y del divisor de haz.
Ahora las ondas paralelas interfieren entre sí y producen un patrón marginal de máximos y mínimos para el cual 2d cosθ = mλ.
Aquí los elementos ópticos están orientados de modo que S1′ y S2′ están en línea con el observador y el patrón en formas circulares resultantes en la normal M1 y M2'.
Estas se llaman franjas de igual inclinación .
En el cual M1 y M2′ se superponen y tampoco se observan para grandes diferencias de trayectoria (franjas con el mismo grosor).
Sabemos que en la interferencia constructiva franjas brillantes visibles en el campo de visión.
Así que si ajustamos la posición del espejo M1 de tal manera, por lo que cumple la condición de interferencia constructiva, aumentando d por λ ⁄2 y la diferencia de trayectoria entre las ondas reflejadas se convierte en 2 (d + λ ⁄2). Aquí asumimos cosθ=1
Por lo tanto, al final, la longitud de onda será d=mλ ⁄ 2 o λ=2d ⁄m ( norte = orden de franjas).
Foto de Ben Hershey en Unsplash
1 Manipule siempre el tornillo con cuidado porque puede romper el espejo.
2 Nunca toque la lente o los espejos con los dedos cuando trabaje con ellos.
Esto puede conducir a una medición inexacta de sus experimentos.
3 Siempre en contacto con su instructor para obtener más información. Mientras trabaja con un láser, como fuente de luz, siempre tenga cuidado.
Nunca mire directamente al rayo láser, ya que la mayoría de los rayos láser tienen una alta intensidad y pueden dañar la retina del ojo.
1 Se utiliza en interferometría astronómica y también en tomografía de coherencia.
2 Se utiliza en el análisis de la atmósfera superior, indicando los vientos y la temperatura.
Este instrumento se usa para medir el ancho Doppler y cambiar el espectro del brillo del aire y también Aurora.
3 Muchas operaciones se realizan con el interferómetro de Michelson o el espectrómetro de transformada de Fourier para el ajuste del espejo móvil.
La transformada de Fourier realiza cambios y convierte el interferograma en un espectro real.
4 Los espectrómetros de transformada de Fourier pueden ofrecer ventajas significativas sobre los espectrómetros de prisma y rejilla dispersiva bajo ciertas condiciones.
5 Se utiliza en la fabricación de materiales de fibra óptica.
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6 Para hacer un filtro de banda estrecha sintonizable.
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