Interferómetro de Michelson PDF

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Se elabora un interferómetro de Michelson...

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Universidad Tecnológica de León

Principios de Óptica Profesor: Silvino Muñoz OP-401 Práctica: Interferómetro de Michelson Integrantes:  Gerardo Godínez Pompa  Alan Fernando Dircio Palacios

Objetivo Hacer un interferómetro Michelson (interferómetro de división de amplitud) para probar el fenómeno de interferencia o superposición de ondas.

Herramientas, material y/o reactivos a utilizar: Kit Michelson completo.

Marco teórico El interferómetro de Michelson, inventado por Albert Abraham Michelson en 1880 es un interferómetro que permite medir distancias con una precisión muy alta. Su funcionamiento se basa en la división de un haz coherente de luz en dos haces para que recorran caminos diferentes y luego converjan a nuevamente en un punto. De esta forma se obtiene lo que se denomina la figura de interferencia que permitirá medir pequeñas variaciones en cada uno de los caminos seguidos por los haces. Este interferómetro fue usado por Michelson junto con Edward Morley para tratar de probar la existencia del éter, en el famoso experimento de Michelson y Morley. En un principio, la luz es dividida por una superficie semiespejada (o divisor de haz) en dos haces. El primero es reflejado y se proyecta hasta el espejo (arriba), del cual vuelve, atraviesa la superficie semiespejada y llega al detector. El segundo rayo atraviesa el divisor de haz, se refleja en el espejo (derecha) luego es reflejado en el semiespejo hacia abajo y llega al detector. El espacio entre el semiespejo y cada uno de los espejos se denomina brazo del interferómetro. Usualmente uno de estos brazos permanecerá inalterado durante un experimento, mientras que en el otro se colocarán las muestras a estudiar. Generalmente cuando se monta un interferómetro de Michelson se observa una figura de interferencia inicial, de la que no se puede determinar cuál es la diferencia de camino, porque si se observa una suma constructiva sólo se puede inferir que la diferencia es múltiplo de la longitud de onda. Por esto el interferómetro se usa para medir pequeños desplazamientos; una vez que se tiene una figura de interferencia inicial, al cambiar la posición de uno de los espejos se verá que las franjas de interferencia se mueven. Si tomamos un punto de referencia, por cada franja que lo atraviese habremos movido el espejo una distancia equivalente a una longitud de onda (menor al micrómetro.) Hacia fines del siglo XIX, este interferómetro se utilizaba con fuentes luminosas de descarga en gases, con un filtro y una pequeña rendija. En particular, para el experimento de Michelson y Morley, se utilizó la luz proveniente de alguna estrella. Actualmente en cualquier laboratorio de enseñanza básico se puede montar uno de estos interferómetros utilizando un láser.

Procedimiento En la primera parte de nuestra práctica montamos el láser en la plataforma y lo aseguramos con los tornillos, luego colocamos el primer espejo sobre el eje óptico del haz de nuestro láser y orientamos el espejo de tal manera que el haz reflejado incidiera cerca del centro del láser. Después montamos el divisor de haz y nos aseguramos que divida el haz en un ángulo de 90 grados. En la cuarta parte del montaje pusimos el segundo espejo asegurándonos que el haz reflejado estuviera superposicionado sobre el primer haz en el divisor. Lo hicimos ajustando lentamente los tornillos de la parte trasera de los espejos. Fue importante también poner la distancia entre el divisor de haz y los dos espejos en la misma magnitud en los brazos del arreglo. El montaje culminó colocando una pantalla para observar el fenómeno, quedó de la siguiente forma:

Las medidas fueron las siguientes: Del laser al lente: 4 cm. Del lente al divisor de haz: 9 cm. Del divisor de haz a ambos espejos: 14 cm. Del divisor de haz a la pantalla: 3 m.

Conclusiones Elaborar nuestro primer interferómetro nos ayudó a comprender cómo manipular un divisor de haz de luz y nos permitió observar los fenómenos que produce, los cuales serán la base para las siguientes prácticas de reconocimiento de objetos utilizando láseres. Gerardo Godínez Pompa.

La práctica realizada en esta ocasión me pareció muy interesante ya que pude aprender sobre el arreglo de Michelson, además de conocer un poco de las aplicaciones de los patrones de interferencia ya que hicimos varias pruebas en las que cambiábamos las distancias, agregábamos lentes y hasta alteramos la temperatura del medio por el que propagó la luz con un encendedor. Alan Fernando Dircio Palacios...