Practica Interferometro

Interferometría

Lucas Rocha - Marcel Romero - Marcelo Zorrilla

Resumen
En el presente se realiza la determinación de la longitud de onda de una fuente coherente, utilizando el interferómetro de Michelson. Dicho estudio es un trabajo de precisión y se debió tener los materiales adecuados y su manipulación muy cuidadosa.

Introducción
La interferencia óptica equivale a la interacción de dos omas ondas de luz que producen iradiancia resultante que se desvía de la suma de las irradiancias componentes. Hay muchos sistemas ópticos que producen interferencia y se los puede clasificar en dos grupos: los de división del frente de onda y los de división de amplitud. En el primer caso, se usan partes del frente de onda primario bien sea directamente como fuentes para emitir ondas secundarias oconjuntamente con sistemas ópticos para producir fuentes virtuales de ondas secundarias. Estas ondas secundarias se juntan para dar lugar a interferencia. En el segundo caso, la división de amplitud, la onda primaria se secciona en dos segmentos que viajan por caminos diferentes antes de recombinarse e interferir1.


Fundamento teórico
Cuando una onda luminosa incide en un espejo semi plateado osimplemente en una placa de vidrio parte de la misma será transmitida y la otra parte se reflejará. Las amplitudes tanto de la onda transmitida como como la de la reflejada serán menores que la original, por tanto, podrá decirse que la amplitud a sido “dividida”.
Si las dos ondas separadas pueden reunirse de alguna manera en un detector, se producirá interferencia siempre y cuando la coherenciaoriginal entre las dos ondas no haya sido destruida. Si las longitudes de caminos difiriesen en una distancia mayor que la del tren de ondas (por ejemplo, la longitud de coherencia), las partes reunidas en el detector corresponderían a diferentes grupos de onda. Por tanto, en ese caso, no existirá una relación de fase única entre ellas y la distribución de franjas será inestable hasta tal punto queno será posible observarlo. Esto no será tratado en este caso, por tanto el análisis se limita a aquellos casos donde la diferencia de camino es menor que la longitud de coherencia.
Al tipo de dispositivo que produce interferencia por este mecanismo se le conoce como interferómetro por división de amplitud.
Un ejemplo de estos dispositivos es el interferómetro de Michelson, del cual seobserva un esquema en la figura 1:


El haz luminoso incide sobre el espejo semiplateado (ES) el cual refleja el 50% de la luz hacia el espejo M2 y el otro 50% hacia el espejo M1 . Estos dos espejos reflejan la luz hacia ES, recombinándose en la pantalla. Como ambos haces provienen de la misma fuente de luz, la diferencia de fase entre ellos depende únicamente de la diferencia de caminos. Para analizaren detalle dicha diferencia de caminos, representaremos el interferómetro en una única dirección donde se sustituyen los componentes físicos del interferómetro por superficies matemáticas.
Para un observador en la pantalla, se ven a la vez los espejos M1 y M2 junto con la fuente de luz Σ en el espejo semiplateado, ES. Esto posibilita analizar el dispositivo como si sus componentes estuvieran enuna línea recta, según se muestra en la figura 2, donde M’1 es la imagen del espejo M1 en el divisor de haz ES.
Para analizar la posición de las imágenes de Σ realizaremos un diagrama de rayos, donde la imagen debida al espejo M1 se encuentra en el plano Σ1 y debida al espejo M2 en el plano Σ2 Tomaremos un punto, S, de la fuente extensa de luz Σ, emitiendo luz en todas direcciones, que forma suimagen debido a M1 en S1 y debido a M2 en S2 según se muestra en la figura 2.


De esta forma, la diferencia de caminos recorridos por la luz desde ambas imágenes a la pantalla, es
aproximadamente:

Dd = 2 d cos(q)

Recordando que la componente del campo eléctrico normal al plano de incidencia sufre un desplazamiento de fase de π rad bajo reflexión cuando el medio incidente tiene un índice de...