Interferòmetre de Michelson

L'interferòmetre de Michelson és un interferòmetre dissenyat pel nord-americà Albert Abraham Michelson (1852-1931) el 1881 per a fer estudis sobre la velocitat de la llum.^[1] Mitjançant un divisor de feix, un feix de llum s'hi divideix en dos feixos perpendiculars. Cadascun d'ells es reflecteix en un mirall després de recórrer una certa distància i torna per recombinar-se amb l'altre donant lloc a una interferència d'ones. Depenent de l'aplicació particular els dos camins poden ser de diferents longituds o incloure materials òptics o components sota prova.

Interferòmetre original de Michelson a Potsdam, Alemanya

Història

Albert Abraham Michelson (1852-1931)

El 1877 Albert A. Michelson, mentre era professor de l'Acadèmia Naval dels Estats Units a Annapolis, Maryland, realitzà els seus primers experiments sobre la velocitat de la llum com a part d'una demostració a l'aula. El 1881, deixà el servei naval i es traslladà a Alemanya per completar els seus estudis a la Universitat de Berlín i a la de Heidelberg, i després a França al Collège de France i a l'École Polytechnique de París. En aquest any, Michelson utilitzà un dispositiu experimental amb el qual realitzà diverses mesures a Potsdam, conegut més tard com interferòmetre de Michelson.

Posteriorment millorà el primer disseny d'interferòmetre quan col·laborà als Estats Units amb Edward Williams Morley (1838-1923) en l'experiment de Michelson-Morley del 1887.^[2]

El 1907 Albert A. Michelson rebé el Premi Nobel de Física pel seu disseny de l'interferòmetre, convertint-se en el primer nord-americà a ser guardonat amb aquest premi en ciències.

Descripció

Esquema de l'interferòmetre de Michelson segons l'article original

Franges d'interferència produïdes en un interferòmetre de Michelson emprant llum d'una làmpada de mercuri.

A l'interferòmetre de Michelson s'envia des de la font, ${\displaystyle a}$, un feix de llum groga d'una flama de sodi (per a l'alineació), o llum blanca (per a les observacions reals), a través d'un mirall semiargentat, ${\displaystyle b}$, que s'utilitza per dividir el feix de llum en dos feixos que viatgen en angles rectes entre si.

Després de deixar el divisor, els feixos viatgen fins als extrems, ${\displaystyle l}$ i ${\displaystyle k}$, de dos braços llargs d'igual longitud. El feix que es refracta al mirall semiargentat, ${\displaystyle b}$, el travessa i després es topa amb una làmina de la mateixa gruixa de vidre que ha de travessar un cop cap al mirall ${\displaystyle c}$ i un altre cop quan torna. Així travessa el vidre tres vegades. El feix que es reflecteix ho fa dins la cara interna del mirall semiargentat, ${\displaystyle b}$, per tant entra i surt de la làmina recorrent dues vegades el camí d'una cara a l'altra. Quan torna del mirall ${\displaystyle d}$ travessa la làmina per refracció. En total ha travessat el vidre tres vegades, com l'altre feix.

Els feixos una vegada reflectits de nou pels miralls, ${\displaystyle c}$ i ${\displaystyle d}$ tornen cap al mirall semiargentat ${\displaystyle b}$ i segueixen ara paral·lels cap a l'ocular, ${\displaystyle e}$, produint un patró d'interferència que s'observa amb un telescopi, ${\displaystyle e}$.

Els dos feixos poden arribar en fase si han trigat el mateix temps en recórrer els dos braços perpendiculars, o desfasats si han trigat temps diferents. En aquest cas en trobar-se produiran una interferència que donarà lloc a un patró d'interferències que podrà ser observat amb el telescopi ${\displaystyle e}$.^[1]

Gràfic d'un interferòmetre