interferómetro de Michelson
El interferómetro de Michelson es una configuración común para la interferometría óptica y fue inventado por el físico estadounidense de los siglos XIX y XX, Albert Abraham Michelson . Usando un divisor de haz , una fuente de luz se divide en dos brazos. Cada uno de esos haces de luz se refleja hacia el divisor de haz que luego combina sus amplitudes usando el principio de superposición . El patrón de interferencia resultante que no se dirige hacia la fuente normalmente se dirige a algún tipo de cámara o detector fotoeléctrico.. Para diferentes aplicaciones del interferómetro, los dos caminos de luz pueden tener diferentes longitudes o incorporar elementos ópticos o incluso materiales bajo prueba.
El interferómetro de Michelson (entre otras configuraciones de interferómetro) se emplea en muchos experimentos científicos y se hizo muy conocido por su uso por parte de Michelson y Edward Morley en el famoso experimento de Michelson-Morley (1887) [1] en una configuración que habría detectado el movimiento de la Tierra. a través del supuesto éter luminífero que la mayoría de los físicos de la época creían que era el medio en el que se propagaban las ondas de luz . El resultado nulo de ese experimento esencialmente refutó la existencia de tal éter, lo que finalmente llevó a la teoría especial de la relatividad y la revolución en la física .a principios del siglo XX. En 2015, otra aplicación del interferómetro de Michelson, LIGO , realizó la primera observación directa de ondas gravitacionales . [2] Esa observación confirmó una predicción importante de la relatividad general , validando la predicción de la teoría de la distorsión del espacio-tiempo en el contexto de eventos cósmicos a gran escala (conocidos como pruebas de campo fuerte ).
Un interferómetro de Michelson consta mínimamente de espejos M 1 y M 2 y un divisor de haz M . En la figura 2, una fuente S emite luz que incide en la superficie M del divisor de haz (en este caso, un divisor de haz de placa) en el punto C. M es parcialmente reflectante, por lo que parte de la luz se transmite al punto B mientras que otra parte se refleja en la dirección de A. Ambos haces se recombinan en el punto C' para producir un patrón de interferencia que incide sobre el detector en el punto E(o en la retina del ojo de una persona). Si hay un ligero ángulo entre los dos haces de retorno, por ejemplo, un detector de imágenes registrará un patrón de franja sinusoidal como se muestra en la Fig. 3b. Si existe una alineación espacial perfecta entre los haces que regresan, entonces no habrá tal patrón sino más bien una intensidad constante sobre el haz que depende de la longitud del camino diferencial; esto es difícil y requiere un control muy preciso de las trayectorias de los rayos.
La Fig. 2 muestra el uso de una fuente coherente (láser). También se puede utilizar la luz espectral de banda estrecha de una descarga o incluso la luz blanca; sin embargo, para obtener un contraste de interferencia significativo, se requiere que la longitud del camino diferencial se reduzca por debajo de la longitud de coherencia de la fuente de luz. Eso puede ser solo micrómetros para luz blanca, como se analiza a continuación.
Si se emplea un divisor de haz sin pérdidas, se puede demostrar que se conserva la energía óptica . En cada punto del patrón de interferencia, la potencia que no se dirige al detector en E está más bien presente en un haz (no mostrado) que regresa en la dirección de la fuente.
