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Interferómetro de Michelson

Exposición física
by

Jose Blanco

on 16 October 2012

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Transcript of Interferómetro de Michelson

Y sus aplicaciones Interferómetro de Michelson Agenda Se dice que dos puntos de una onda son coherentes cuando guardan una relación de fase constante, es decir cuando conocido el valor instantáneo del campo eléctrico en uno de los puntos, es posible predecir el del otro. Existen 2 manifestaciones claramente diferenciadas de coherencia: la coherencia temporal y la espacial. Luz coherente y luz incoherente: Realizado por Thomas Young Luz cuasi-monocromática procedente de una fuente idealmente inextensa (por ejemplo: una rendija simple) que pasa por dos ranuras separadas una distancia d. Las interferencias se recogen en una pantalla situada a distancia Z=L de las rendijas. Las ranjas se localizan en la zona de superposición de los dos frentes de onda emitidos. En la polarización, las características transmitidas por una onda se «filtran» en una dirección de desplazamiento entre todas las direcciones aleatorias inicialmente posibles. Este fenómeno presenta particular interés en el caso de la luz, donde la polarización del campo electromagnético que se transmite permite aprovechar con fines específicos la energía asociada. POLARIZACIÓN Refracción es el fenómeno por el cual un rayo luminoso sufre una desviación al atravesar dos medios transparentes de distinta densidad. REFRACCIÓN: Una diferencia en el camino óptico entre dos rayos de luz coherentes es lo que genera diversos fenómenos ópticos, como la difracción y la interferencia. La difracción es el término usado para describir los comportamientos de un rayo de luz cuando pasa sobre el borde de un objeto opaco o a través de una ranura muy estrecha. Cuando la luz pasa por una ranura muy estrecha, el rayo central pasa sin distorsión mientras que la parte que se interseca con los bordes de la ranura se desvía en función de su longitud de onda o color. Se manifiesta cuando dos o más ondas se combinan porque coinciden en el mismo lugar del espacio. Cada onda tiene sus crestas y sus valles, de manera que al coincidir en un momento dado se suman sus efectos. Es frecuente que la interferencia se lleva a cabo entre una onda y su propio reflejo. Interferencia: ¿Que es la luz? Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la devuelve al medio en mayor o menor proporción según sus propias características. Este fenómeno se llama reflexión y gracias a él podemos ver las cosas. REFLEXIÓN: Es la distancia recorrida, a la velocidad de la luz en el vacío, en el tiempo t empleado por la luz para recorrer la distancia l en un medio con índice de refracción n.
L=nl Camino óptico El concepto luz se define como una onda electromagnética (una onda que no necesita de un medio para su propagación, se mueve en el vacío) compuesta por fotones (partículas energizadas), cuya frecuencia y energía determinan la longitud de onda de un color que puede ser percibido por el ojo humano. El concepto es estudiado por la física, específicamente una ciencia a la que llaman óptica, que aborda el comportamiento, características y manifestaciones de la luz, tiene una velocidad de 3·10^8 m/s en el vacío. Constructiva Interferencias: Destructiva
EXPERIMENTO DE YOUNG: Luz: conceptos básicos y algunos fenómenos. Interferómetro: funcionamiento, mediciones y tipos. Interferómetro de Michelson. Experimento. Algunas aplicaciones. Luz: conceptos básicos y algunos fenómenos. El éter carecía de propiedades medibles resultando, como consecuencia directa de aquello, que la hipótesis del éter era insostenible.
Se vislumbraba el nacimiento de nuevos principios para física: la contracción de la longitud; la dilatación del tiempo; y una constante universal Conclusiones de Michelson La luz es dividida por una superficie opaca (divisor de haz) en dos haces. El primero es reflejado y se proyecta hasta el espejo (arriba), del cual vuelve, atraviesa la superficie opaca 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. Configuración Existencia de un medio llamado “éter”.
Medir la velocidad relativa a la que se mueve la tierra con respecto al éter.
En viajes circulares, la diferencia de velocidades es muy pequeña, del orden de la millonésima de la millonésima de un segundo Motivación Realizado en 1887 por Albert Abraham Michelson (Premio Nobel de Física, 1907) y Edward Morley, está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. Experimento de Michelson y Morley Permite medir distancias con una precisión muy alta.
Es el instrumento mas usado para mediciones precisas de distancia. Interferómetro de Michelson Este asombroso resultado no podía ser explicado por la teoría de las ondas vigente en la época. Se intentaron muchas explicaciones, como que la Tierra arrastraba de alguna forma al propio éter, pero todas ellas resultaron ser incorrectas.
 La contracción de Lorentz que explicaba el resultado nulo obtenido
 Desembocó en la relatividad especial de Einstein. Resultados Un rio = “viento del éter”.
Dos nadadores o lanchas = los dos haces de luz. Analogía de Michelson y Morley División de un haz coherente de luz en dos haces para que recorran caminos diferentes y luego converjan nuevamente en un punto.
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. Funcionamiento Fue un físico, conocido por sus trabajos acerca de la velocidad de la luz. Recibió el Premio Nobel de Física en 1907. A los 17 años entró en la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis, en donde aprendió más sobre la ciencia que del arte marítimo. 
En 1887 colaboró con su colega Edward Williams Morley en el desarrollo del hoy famoso experimento de Michelson y Morley sobre el movimiento relativo esperado entre la Tierra y el éter, el hipotético medio en el que se suponía que viajase la luz. Albert Abraham Michelson Interferómetro de Michelson Medida de la longitud de coherencia temporal.
Medida de espesores e índices de refracción.
Vibraciones y dilataciones. Aplicaciones del interferómetro de Michelson Medidas en geofísica Interferometría estelar Grabado de un patrón de franjas. Holografía 1. Metrología
2. Hologramas
3. Interferencia estelar
4. Medidas geofísicas Aplicaciones de la interferencia A pesar de su pequeña magnitud, estas deformaciones pueden ser síntoma de problemas graves presentes o futuros.
Ej: fractura de un elemento mecánico de un avión o una maquina. Medida de deformaciones no apreciables a simple vista de una superficie. Metrología Las medidas se realizan variando el ángulo de la lámina.
Para cada ángulo el espesor efectivo de la lámina es distinto. Configuración para medir espesor o índice de refracción de una lámina transparente Interferencia y difracción son dos fenómenos ópticos fundamentales cuyo origen están en la naturaleza ondulatoria de la luz. Recordando … Aplicaciones de la interferencia Ej: detección de planetas extrasolares mediante varios telescopios cuyas señales se hacen interferir.
Radiofrecuencia, infrarrojo. r2 –r1= mλ (m= 0, ±1, ± 2, ±3….) La longitud de onda se calcula midiendo el número de ciclos que tienen lugar cuando se mueve el espejo una distancia determinada. Para medir la longitud de onda de una luz monocromática se utiliza un interferómetro dispuesto de tal forma que un espejo situado en la trayectoria de uno de los haces de luz puede desplazarse una distancia pequeña "que puede medirse con precisión" y varía así la trayectoria óptica del haz. Cuando se desplaza el espejo una distancia igual a la mitad de la longitud de onda de la luz, se produce un ciclo completo de cambios en las franjas de interferencia. una onda Uo es dividida en dos ondas U1 y U2. Después de viajar a través de diferentes trayectorias, las ondas se recombinan en una onda superpuesta U = U1 + U2, cuya intensidad es registrada. Interferómetro Mach-Zehnder Cuando se conoce la longitud de onda de la luz empleada, pueden medirse distancias pequeñas en la trayectoria óptica analizando las interferencias producidas. Esta técnica se emplea para medir el contorno de la superficie de los espejos de los telescopios. Los índices de refracción de una sustancia también pueden medirse con el interferómetro, y se calculan a partir del desplazamiento en las franjas de interferencia causado por el retraso del haz. El principio del interferómetro también se emplea para medir el diámetro de estrellas grandes relativamente cercanas, como por ejemplo Betelgeuse. Como los interferómetros modernos pueden medir ángulos extremadamente pequeños, se emplean "también en este caso en estrellas gigantes cercanas" para obtener imágenes de variaciones del brillo en la superficie de dichas estrellas. Usos… Se define la longitud de onda (λ) como la distancia que recorre el pulso mientras una partícula del medio que recorre la onda realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar la oscilación se llama período (T) y la frecuencia (f) es el número de oscilaciones (vibraciones completas) que efectúa cualquier partícula, del medio perturbado por donde se propaga la onda, en un segundo. Longitud de onda Instrumentos en los cuales el frente de onda se divide en dos o mas partes; la división puede realizarse mediante una pantalla opaca que presenta aberturas o por medio de prismas o espejos.
Instrumentos en los cuales se divide la luz por medio de superficies semireflectantes, en las que parte de la luz se refleja y parte se transmite y luego vuelven a juntarse mediante espejos y prismas y por ser coherentes interfieren. Clasificación hay dos haces de luz que recorren dos trayectorias ópticas distintas "determinadas por un sistema de espejos y placas" que finalmente se unen para formar franjas de interferencia. Como funciona? Instrumento que emplea la interferencia de ondas de luz para la medida ultraprecisa de longitudes de onda de la luz misma, de distancias pequeñas y de determinados fenómenos ópticos. Interferómetro Interferómetro de Sagnac Interferómetro de michelson Interferómetro: mediciones y tipos
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