Interferômetro de Michelson-Morley PDF

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Interferômetro de Michelson-Morley....

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Experimento 7: Interferômetro de Michelson-Morley João Horácio, Laryssa Caputo, Mariana Ribeiro, Matheus Milani, Nicolas Brison, Bruno L. Prince Universidade Federal de Lavras Disciplina: Laboratório de Física IV - GFI143 Professor Júlio Cesar Ugucioni Turma 22A - Engenharia de Controle e Automação

Resumo No experimento analisamos um laser vermelho em um interferômetro de Michelson, nele conseguiu-se ver a interferências de raios de luz esféricos, mudando a distância do espelho separador de feixes luminosos, observando assim como a distância interfere nas formas de interferência. O objetivo é determinar o comprimento de onda do laser por meio do interferômetro de Michelson, o qual apresentou certa discrepância quanto ao valor médio teórico. 1. Introdução O interferômetro de Michelson foi projetado e construído por Albert Abraham Michelson em 1881 com objetivos de comprovar o movimento da Terra em relação a uma substância associada a propagação de ondas eletromagnéticas, o éter luminoso, nele uma onda luminosa é dividida em dois feixes que, depois de percorrerem caminhos diferentes, são recombinadas para produzir uma figura de interferência. Quando a distância percorrida por um dos feixes varia é possível medir essa variação com grande precisão em termos de comprimento de onda da luz, bastando para isso contar o número de franjas de que se desloca a figura de interferência [1]. Esse dispositivo pode ser aplicado para a medição interferométrica de variações de comprimentos, de espessuras de camadas ou de índices de refração. A diferença de caminho óptico (∆x):

∆x =

𝑚𝜆 2

2. Objetivos Objetiva-se obter o comprimento de onda do LASER de luz monocromática vermelha de um laser através do interferômetro de Michelson. 3. Materiais e Métodos 3.1. Materiais LASER de He-Ne; Interferômetro;

Figura 1 – Esquema de montagem 3.2. Métodos Experimentais Calibrou-se o LASER e os espelhos de modo que fosse observada na tela de observação um padrão de interferência circular com regiões de claro e escuro. Para isso, foi ajustada a altura do laser e a posição do espelho ajustável.

Figura 2 – Padrão de interferência circular. Com a imagem de interferência, ajustou-se o micrometro, zerando em sua escala. Girou-se o parafuso no sentido de aumentar a distância e contou-se o número de faixas que apareceram no padrão de interferência. O número de faixas é nosso m, foi obtido a distância no micrômetro para 10, 15, 20, 25 e 30 faixas. Quando variamos 1 mm no micrômetro, e como se variássemos uma distância de 830nm no espelho, assim foi possível obter o ∆x respectivo a cada m. Com isso por meio da expressão dada na fundamentação teórica obteve-se o comprimento de onda 𝜆 do laser vermelho para cada medida, fez-se uma média dos valores e obteve-se o desvio. Os dados e os valores obtidos serão apresentados na seção 4. 4. Discussões e Resultados A tabela abaixo apresenta os dados e os valores obtidos a partir dos procedimentos realizados. Número de faixas observadas - m 10 15 20 25 30

Distância medida no micrômetro (mm)

∆x (nm)

Comprimento de onda – 𝜆

2,64 2191,2 4,36 3618,8 5,79 4805,7 7,18 5959,4 8,46 7021,8 Tabela 1 – Dados e resultados experimentais.

(nm) 438,24 482,51 480,57 476,75 468,12

Foi calculada a média e o respectivo desvio padrão para os valores experimentais de 𝜆 apresentados acima, foi obtido um valor de (469,24 ± 18,18)nm para o comprimento de onda do laser vermelho, foi calculado o erro percentual entre os valores experimentais e teóricos, sabendo que o valor médio teórico para o comprimento de onda da luz vermelha é 701nm, obteve – se um erro de 33% o que mostra que os valores obtidos não apresentam exatidão, apesar de apresentarem certa precisão, com valores variando na faixa dos 400nm a qual no espectro visível estão as cores violeta, anil, azul e verde.

5. Conclusão Através da realização do experimento, utilizando o interferômetro, foi possível a observação da difração circular e os padrões de interferência formados. O resultado foi não foi satisfatório, não apresentando exatidão considerável, de acordo com a discrepância apresentada entre os valores médios teóricos e experimentais. Os erros podem ser advindos de falhas na execução do experimento, sendo um dos mais relevantes a manipulação do micrômetro pelo observador ou ainda por conta da proporção utilizada obtida no roteiro do experimento entre a distância no micrômetro e sua respectiva no espelho. O valor encontrado para o comprimento de onda do laser foi não foi compatível com o valor teórico apesar d e razoável precisão obtida entre os valores experimentais do comprimento de onda do laser. 6. Referências [1] R. Resnick, D. Halliday, e J. Merrill, Fundamentos de Física, vol. 4 Óptica e Física Moderna, 8ª ed....