Relatório - interferômetro de Michelson

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - CCET

DEPARTAMENTO DE FÍSICA - DFI

INTERFERÊNCIA DA LUZ - INTERFERÔMETRO DE MICHELSON

São Cristóvão - SE

Agosto de 2015

ANDERSON DAS VIRGENS XAVIER

GENTIL ACCIOLE GOMES NETO

IURE TAISE BOMFIM DE SOUZA

LUISA MARIA HORTA MAIA

INTERFERÊNCIA DA LUZ - INTERFERÔMETRO DE MICHELSON

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Relatório referente ao experimento de Interferência da Luz - Interferômetro de Michelson, apresentado como requisito para a segunda avaliação da disciplina de Laboratório de Física C, na turma T06, ministrada pelo Prof. Msc. Adriano Borges Andrade.

São Cristóvão - SE

Agosto de 2015

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        

2.        OBJETIVO        

3.        MATERIAIS        

4.        PROCEDIMENTO EXPRIMENTAL        

5.        RESULTADOS E DISCUSSÕES        

5.1        Determinação do Comprimento de Onda do Laser        

6.        CONLUSÃO        

7.        REFERÊNCIAS        

1. INTRODUÇÃO

        A interferência é um fenômeno que representa a superposição de duas ou mais ondas em um mesmo ponto, essa superposição pode ser uma interferência construtiva, que ocorre quando a onda resultante apresenta uma amplitude maior do que a das ondas primárias, ou seja, as fases se combinam ou uma interferência destrutiva, que ocorre quando as ondas em interferência estão fora de fase, em resultado a onda resultante tem uma amplitude menor do que das ondas primárias.

        O fenômeno de interferência é uma evidência importante da natureza ondulatória da luz e os dispositivos que nos permitem observar esse efeito são chamados de interferômetros. Em 1881, A Michelson construiu um interferômetro e tinha por objetivo comprovar a existência do éter, o meio no qual se supunha na época deveria se propagar a luz. O experimento, como se sabe, não foi bem sucedido e anos mais tarde, em 1905, A. Einstein publicou o seu famoso trabalho intitulado “sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento” rejeitando definitivamente a existência do éter. O interferômetro de Michelson, entretanto, pode ser utilizado para medir comprimentos de onda com grande precisão.

        A utilização do aparelho consiste em dividir um feixe de luz em dois caminhos (diferentes comprimentos de onda ou materiais), refleti-los de volta e recombiná-los em um anteparo, produzindo um padrão de interferência. A Figura 1 a seguir mostra esquematicamente a montagem do interferômetro.

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Figura 1 – Diagrama esquemático do Interferômetro de Michelson.

        A luz parte da fonte virtual extensa F e incide no espelho semitransparente (M), de espessura desprezível. A luz é então dividida em dois feixes que seguem respectivamente para os espelhos M1 e M2 onda são refletidos de volta para M onde eles são respectivamente transmitidos e refletidos indo interferir no ponto do anteparo (O), produzindo franjas circulares de interferência, como representado na Figura 2. Na pratica para se obter o ponto luminoso ofuscado é necessário introduzir uma ou mais lentes entre a fonte de luz (laser) e o espelho semitransparente.

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Figura 2 – Padrão de franjas de interferência que são observados no anteparo.

        Movendo-se o espelho M1, por meio de um micrômetro, é possível alterar-se a distância percorrida por um dos feixes. Como esse feixe passa duas vezes pelo caminho entre o espelho M1 e o divisor de feixe (espelho semitransparente), movendo-se M1 à distância λ/4 na direção do divisor, altera-se o caminho ótico de λ/2. Nesse caso, no padrão de interferência, as regiões antes ocupadas por um máximo de intensidade passam a ser escuras e vice-versa. Movendo-se M1 novamente à distância λ/4, obtém-se um padrão de franjas idêntico ao original. Assim, movendo-se M1 lentamente, uma distância d, obtém-se o mesmo padrão de franjas original sempre que:

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        Onde λ é o comprimento de onda da luz no ar e m = 1, 2, 3... é o número de vezes que o padrão de franjas original é restaurado.

        Dessa forma, medindo-se d, pode-se determinar o comprimento de onda da luz ou, se este for conhecido, o interferômetro pode ser utilizado para medir o deslocamento do espelho.

1. OBJETIVO

• Determinar o comprimento de onda da luz de um laser, usando variações no padrão de interferência da luz.

1. MATERIAIS

• Interferômetro de Michelson;
• Laser;
• Lentes;
• Suportes para lentes;
• Banco óptico;
• Anteparo;
• Suportes diversos.

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1. PROCEDIMENTO EXPRIMENTAL

1. Para a realização do experimento, o interferômetro de Michelson foi montado de forma semelhante à imagem da Figura 1. A única diferença foi à utilização de duas lentes na frente do laser.

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Figura 3 – Montagem do interferômetro de Michelson.

1. Com o experimento montado, ligamos o laser e verificamos que no anteparo apareceram anéis circulares concêntricos de interferência.
2. Para medir o comprimento de onda da luz do laser ajustamos o parafuso micrométrico na posição zero de indicação.
3. Em seguida giramos o parafuso micrométrico lentamente contando a passagem de 100 franjas no centro da figura de interferência. Anotamos o valor do deslocamento do espelho móvel (d) indicado no micrômetro.
4. Repetimos o procedimento do item anterior para a passagem de 200 franjas.
5. A partir destas medidas determinamos o comprimento de onda da luz do laser utilizado e sua respectiva incerteza.
6. Por fim comparamos os valores obtidos com o valor especificado no aparelho do laser utilizado.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

1. Determinação do Comprimento de Onda do Laser

        De posse dos dados obtidos a partir das duas medições realizadas construímos a Tabela 1, que relaciona o deslocamento (d) do espelho móvel com a quantidade de franjas (m) observadas nas medições:

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