Fisica General Burbano

634 ÓPTICA FÍSICA
Fig. XXVI-45.– Interferómetro de Michelsn.
En estos resultados obtenidos se basa el interferómetro de Michelson, que se describe a continuación.
XXVI – 33. Interferómetro de Michelson
Un foco F, prácticamente puntual (Fig. XXVI-45), emite luz monocromática, que incide sobre
la cara semiplateada (A) de una lámina plano paralela que forma un ángulo de 45º con la luz incidente;
aproximadamente la mitad del haz se refleja y la otra mitad se refracta, incidiendo ambos
haces sobre los espejos planos B y C, colocados en la forma de la figura. Los rayos reflejados retornan
por un camino inverso y forman un solo haz emergente M que percibe el observador O.
La «lámina compensadora» E, de igual espesor que la A, sirve para que los dos rayos recorran
el mismo camino dentro del vidrio. Los haces ACA y ABA son capaces de interferir ya que proceden
sus rayos del mismo foco puntual F.
El sistema descrito equivale a provocar interferencias en una lámina plano-paralela de aire de
espesor CD = e y, por tanto observaremos las circunferencias descritas en el párrafo anterior. Un
tornillo micrométrico T permite aumentar o disminuir el espesor de e; cuando el desplazamiento
es l/2 surge o desaparece un brote luminoso por el centro de las circunferencias observadas. Si
hemos hecho aparecer N brotes y el desplazamiento del espejo C es l, plantemos la siguiente proporción:
con lo que queda determinada la longitud de onda de la luz. Si e es muy pequeño y las superficies
C y B no son perfectamente perpendiculares, se observarán las franjas de interferencias correspondientes
a láminas delgadas en ángulo.
PROBLEMAS: 38al 42.
XXVI – 34. Difracción
∆ e ;
Si a N brotes corresponde un desplazamiento l,
l
a 1 brote corresponde un desplazamiento
2
F) DIFRACCIÓN DE LA LUZ
Como ya dijimos en el párrafo XVII-23, la característica principal de la DIFRACCIÓN es el cambio
de dirección que experimenta una onda, en este caso la luz, cuando es obstruida de alguna manera.
El análisis de este fenómeno se realiza aplicando el principio de Huygens-Fresnel.
Los fenómenos de difracción se estudian, generalmente, iluminando los orificios que los motivan
con un haz de rayos paralelos entre sí. La pantalla de observación se encuentra muy alejada,
o se coloca una lente convergente detrás de la rejilla para focalizar los rayos paralelos sobre la pantalla;
a los modelos de difracción así obtenidos se les llama de FRAUNHOFER. si el foco productor de
luz, o el foco y su imagen se encuentran a distancias infinitas se originan los fenómenos de FRES-
NEL. Existe una pequeña diferencia o ninguna entre este fenómeno y el de interferencias, ambos
son producidos por superposición de ondas coherentes.
XXVI – 35. Difracción de Fraunhofer en una rendija y en un orificio circular
Supongamos un haz de rayos paralelos procedentes de un foco puntual F y que llegan a una
estrecha rendija de abertura d (Fig. XXVI-46). Al sufrir el fenómeno de difracción los rayos adquieren
una diferencia de camino óptico, que entre 1′ y 2′ es:
D = nMN sen j
⇒ l =
siendo n el índice de refracción del medio existente tras la rendija. Si esta diferencia es l/2
(nMN sen j = l/2) los rayos 1′ y 2′ al reunirse en el punto P de la pantalla formarán un mínimo
nulo de intensidad (oscuridad). Como cada rayo del haz 1′2′ encontrará en P′ a su anulador del
haz 2′3′, el resultado de la interferencia en tales haces es la oscuridad. Lo mismo ocurrirá con los
haces 3′4′ y 4′5′, etc. Si MN está contenido un número par de veces en la anchura d de la rendija
(d = 2KMN) cada haz de anchura MN anula su intensidad al interferir con el que inmediatamente
le sigue y en el punto P se producirá oscuridad. La condición de mínimo es, por tanto:
l
l
l
D = ⇔ n d K
sen j = ⇒ n sen j =
K Î N
2 2K
2
d
Si el medio existente tras la rendija es el vacío o el aire (n = 1), la condición de mínimo se reduce
a: sen j = Kl/d.
l
2
2l
N
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR