Franjas circulares del interferómetro de Michelson

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Nunca he hecho el experimento por lo que entiendo, si los espejos METRO 1 y METRO 2 son perpendiculares entre sí el observador en O verá un patrón de flecos circulares. si además METRO 1 y METRO 2 son equidistantes del divisor de haz PAG 1 ( Δ d = 0 ), entonces el observador no ve ningún anillo (solo una única franja oscura).

Pregunta 1: ¿Dónde ve el observador las franjas? En el divisor de haz PAG 1 o ¿qué es la "pantalla"?

Pregunta 2 Supongamos que comenzamos en el punto donde Δ d = 0 . Solo hay una sola franja oscura (que ocupa toda la "pantalla"). A medida que movemos uno de los espejos λ 4 Una franja circular clara debe aparecer dentro del patrón desplazando la oscura hacia el exterior. ¿Qué tan grueso es? ¿Tienen ambos el mismo grosor y ocupan juntos toda la pantalla? Luego cambiamos de nuevo por λ 4 un círculo oscuro viene del interior, ahora tenemos 3 círculos. De nuevo, ¿tienen el mismo grosor? A medida que cambiamos más y aparecen nuevos círculos desde el interior, ¿en qué punto comienzan a desaparecer los anillos exteriores? ¿O no desaparecen y los anillos simplemente se juntan más?

Pregunta adicional: ¿Qué forma tiene el lugar para el observador si se quita el espejo M1 o el espejo M2?

Respuestas (3)

Aquí hay un diagrama esquemático para mostrar cómo se forman las franjas circulares usando el interferómetro de Michelson.
Estas franjas a veces se denominan franjas de igual inclinación o franjas de Haidinger.

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La luz proviene de una fuente extendida y se refleja en dos espejos "paralelos". METRO 1 y METRO 2 como se muestra en la figura 1 de su fuente.

La luz de la fuente puntual Y después de la reflexión de los espejos forma imágenes virtuales Y 1 y Y 2 del objeto puntual.
Estas dos imágenes virtuales actúan como fuentes coherentes, por lo que la luz reflejada por los espejos puede producir un patrón de interferencia visible.

Como puede ver en el diagrama, observará rayos paralelos, por lo que su ojo (o una lente) se enfocará en el infinito.
Debido a que la apertura del ojo es relativamente pequeña, no verá muchas franjas a menos que mueva el ojo.

El es otro punto en la fuente extendida X que también producirá interferencia en un ángulo θ y de hecho hay un número entero de tales fuentes que son equidistantes del eje de simetría A B .
Esto da como resultado que las franjas sean circulares.

Cuando los dos espejos coinciden, no verá una negrura uniforme debido a las imperfecciones en los espejos.
A medida que aleja un espejo del exterior, franjas relativamente anchas colapsarán hacia el centro, pero aparecerán más franjas desde los lados y serán más nítidas.

Un consejo al alinear el interferómetro es pegar un alfiler que se ilumina desde el lado del interferómetro en el difusor. placa de vidrio esmerilado.
Luego mire a través del interferómetro y verá las imágenes de dos pines.
Ajuste la separación de los espejos y su orientación hasta que haya una posición sin paralaje (sin movimiento relativo entre las imágenes cuando se mueve el ojo) para las dos imágenes.
El uso de una fuente (o una fuente de luz blanca) debería permitirle realizar los ajustes finales para observar la franja de orden cero.

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Diagramas esquemáticos muy exagerados.

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Cuando los espejos están inclinados entre sí y el vértice de la cuña está en el campo de visión, obtendrá franjas de igual grosor (franjas de cuña) que se localizan en la región de la cuña.
Entonces, esta vez deberá enfocarse en la región de la cuña.
Son el tipo de franjas que se llaman anillos de Newton y recordarás que tienes que enfocar un microscopio en la región del espacio de aire entre la lente y el plano óptico para observarlas.

En general, el vértice no estará en el campo de visión, por lo que obtendrá una "mezcla" como se muestra para las franjas verdes.
La diferencia entre las dos disposiciones es que se ha invertido la inclinación de un espejo con respecto al otro.
Esto es lo que verás normalmente antes de ajustar los espejos para obtener franjas circulares.

Estuve jugando un poco con el diagrama que publicaste y llegué a la conclusión de que la razón matemática por la que si d = 0 solo hay una franja oscura visible, es que tenemos la condición de interferencia destructiva 2 d porque ⁡ θ = metro λ y si d = 0 esto solo es cierto para un solo posible metro = 0 . La condición de interferencia constructiva 2 d porque ⁡ θ = ( metro − 1 / 2 ) λ no puede aguantar por ninguna metro . ¿Esto tiene sentido?
@pseudomarvin lo siento pero olvidé comentar el motivo de la π cambio de fase cuando los espejos son coincidentes. No puede obtenerlo de mi diagrama ya que no tiene el divisor de haz. Si miras tu primer diagrama, la luz que llega C ha sufrido un reflejo de vidrio a aire ( 0 cambio de fase) en el divisor de haz mientras que la luz de B sufrió un reflejo del aire al vidrio ( π cambio de fase) en el divisor de haz en su camino hacia el observador.
@pseudomarvin Aquí hay una simulación que podría ser útil con respecto a cómo se ven las franjas. demostraciones.wolfram.com/…
@Farcher ¿Podría confirmar si tengo razón o no en este punto? Los rayos paralelos, ya sea en esta pregunta o como los de una película delgada, interfieren porque nuestro ojo o la lente los llevan a un solo foco y en ese foco (retina) interfieren. Está bien ? Si es correcto, entonces si una película no es perfectamente paralela o por alguna razón los rayos no son paralelos, no convergerán en un solo punto o veremos rayos divergentes. En ese caso no se verá el patrón de interferencia. Bien ?
@Shashaank He agregado una actualización a mi respuesta.
@Farcher Ok, gracias. Lo tengo. Solo confirme que lo que dije en la primera parte del comentario es totalmente correcto o no. Pude descifrar la segunda parte de mi comentario a través de su respuesta. Gracias
@Shashaank Sí, necesita que las ondas se superpongan para obtener el patrón de interferencia. Buena suerte con tu experimento.
@Farcher Está bien, gracias. Justo estaba pensando precisamente en esto. Tengo este experimento en prácticas y acabo de pensar esto. Pero cuando fui a confirmar mi razonamiento con el maestro, dijo: "No hay interferencia en el aire (porque son ondas)". Me desconcerté. Estaba 100% seguro de que tenía razón, pero esa frase del profesor sacudió mi confianza (ya que estaba teniendo dificultades para entender la difracción de Fresnel). Muchas gracias por aclarar. Debería creer en mi pensamiento en mayor medida. Gracias
Farcher, si llevamos a cabo el experimento, ¿qué forma tiene el lugar para el observador si quitamos el espejo M1 o el espejo M2?
@HolgerFiedler Si se quita uno de los espejos, no hay franjas de interferencia y el observador verá una imagen de la fuente extendida en el espejo restante.
Farcher, solo para estar seguro, ¿has visto esto en realidad?
@HolgerFiedler No tengo y ya no tengo acceso a un interferómetro de Michelson. . Si ha observado franjas, es posible que se deban a los múltiples reflejos de la parte superior e inferior del divisor de haz y el compensador.
Farcher Eso es lo que estoy buscando. Gracias. Por cierto, me preguntan esto porque para los experimentos de hendidura tengo una explicación un poco diferente para la apariencia de la distribución de intensidad y ahora esto también se aplica a los divisores de haz (si su "podría ser" es correcto :-)).
@Farcher Perdón por el interrogatorio tardío nuevamente. Sólo una cosa. Supongamos que tenemos dos rayos (monocromáticos) que divergen un poco y entran en nuestro ojo de tal manera que su intersección no se encuentra en la retina. Veremos los flecos entonces (porque ahora la interferencia no está ocurriendo en la retina sino frente a ella). ¿O veremos un tipo confuso de interferencia?
Lo que “ves” es el resultado de la luz que incide en la retina.

Respuesta1. puede colocar la pantalla (como desee) en cualquier lugar desde P1 hasta el lado inferior (hacia "O"). & lo único que cambia a medida que la distancia de la pantalla es el radio correspondiente de los anillos (patrón más grande o más pequeño correspondientemente)

Respuesta2. cuando mueves M1 de "0" a "lemda/4" a "lemda/2"..etc aparecerán nuevos flecos y estos flecos tendrán un grosor decreciente (con el central será el más grueso)... mira el enlace a continuación. ...
gracias 26width%3D488%26height%3D345%26revision%3D1&imgrefurl=https%3A%2F%2Fphys.libretexts.org%2FTextMaps%2FGeneral_Physics_Textmaps%2FMap%253A_University_Physics_(OpenStax)%2FMap%253A_University_Physics_III_(Open%52Stax)%3F3_Stax%3%3 253A_El_Interferómetro_Michelson&docid=gWd0gF8gzxVk0M&tbnid=t3RvDVX9m5UXEM%3A&vet=1&w=488&h=345&bih=944&biw=1680&q=michelson%20interferencia&

Su primera declaración no es completamente exacta. M1 y M2 necesitan estar a la misma distancia o (longitudes de onda completas iguales) del divisor de haz para obtener interferencia y crear los anillos, pero la distancia final a la pantalla también determinará si el centro es sólido (oscuro) o claro. Cambiará cada 1/2 longitud de onda desde la pantalla. Q1-Los dos rayos recombinados se proyectan sobre una pantalla. No querrás mirar directamente a los rayos que vienen. Q2-El grosor de los anillos se hace más pequeño a medida que te alejas del centro. La cantidad de anillos no cambia, pero la cantidad que ve depende de la distancia, cómo está enfocado y la iluminación o intensidad general. Puede enfocar algunos en el centro o cientos y cada uno se vuelve más y más delgado a medida que se mueve. afuera.ingrese la descripción de la imagen aquí

Gracias por tu respuesta, pero ¿estás seguro de las dos primeras frases? En todos los libros que he visto, uno de los espejos es móvil y esto no tendría mucho sentido si los espejos no estuvieran equidistantes del divisor de haz y causaran que la interferencia desapareciera. Véase, por ejemplo, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/michel.html
Franjas circulares del interferómetro de Michelson
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