efecto sagnac
El efecto Sagnac , también llamado interferencia Sagnac , llamado así por el físico francés Georges Sagnac , es un fenómeno que se encuentra en la interferometría y que es provocado por la rotación . El efecto Sagnac se manifiesta en una configuración llamada interferómetro de anillo o interferómetro de Sagnac . Un rayo de luz se divide y los dos rayos siguen el mismo camino pero en direcciones opuestas. Al regresar al punto de entrada, se permite que los dos haces de luz salgan del anillo y experimenten interferencia . Las fases relativas de los dos haces salientes y, por lo tanto, la posición de las franjas de interferencia se desplazan de acuerdo con la velocidad angulardel aparato En otras palabras, cuando el interferómetro está en reposo con respecto a un marco no giratorio , la luz tarda la misma cantidad de tiempo en atravesar el anillo en cualquier dirección. Sin embargo, cuando se hace girar el sistema de interferómetro, un rayo de luz tiene un camino más largo que el otro para completar un circuito del marco mecánico y, por lo tanto, toma más tiempo, lo que resulta en una diferencia de fase entre los dos rayos. Georges Sagnac montó este experimento en un intento de probar la existencia del éter que la teoría especial de la relatividad de Einstein había descartado. [1] [2]
Un giroscopio mecánico montado en cardán permanece apuntando en la misma dirección después de girar y, por lo tanto, puede usarse como referencia rotacional para un sistema de navegación inercial . Con el desarrollo de los llamados giroscopios láser y giroscopios de fibra óptica basados en el efecto Sagnac, los giroscopios mecánicos voluminosos pueden ser reemplazados por aquellos sin partes móviles en muchos sistemas modernos de navegación inercial. Un giroscopio convencional se basa en el principio de conservación del momento angular, mientras que la sensibilidad del interferómetro de anillo a la rotación surge de la invariancia de la velocidad de la luz para todos.marcos de referencia inerciales .
Por lo general, se utilizan tres o más espejos, de modo que los haces de luz que se propagan en sentido contrario siguen un camino cerrado, como un triángulo o un cuadrado (Fig. 1). Alternativamente , se puede emplear fibra óptica para guiar la luz a través de un camino cerrado (Fig. 2). Si la plataforma en la que está montado el interferómetro de anillo está girando, las franjas de interferencia se desplazan en comparación con su posición cuando la plataforma no está girando. La cantidad de desplazamiento es proporcional a la velocidad angular de la plataforma giratoria. El eje de rotación no tiene que estar dentro del área cerrada. El cambio de fase de las franjas de interferencia es proporcional a la frecuencia angular de la plataforma y viene dado por una fórmula derivada originalmente por Sagnac:
El efecto es una consecuencia de los diferentes tiempos que tardan los haces de luz en movimiento hacia la derecha y hacia la izquierda para completar un viaje completo de ida y vuelta en el anillo del interferómetro. La diferencia en los tiempos de viaje, cuando se multiplica por la frecuencia óptica , determina la diferencia de fase .
La rotación así medida es una rotación absoluta , es decir, la rotación de la plataforma con respecto a un marco de referencia inercial .
El experimento de Michelson-Morley de 1887 había sugerido que el hipotético éter luminífero , si existiera, fue completamente arrastrado por la Tierra . Para probar esta hipótesis, Oliver Lodge en 1897 propuso que se construyera un interferómetro de anillo gigante para medir la rotación de la Tierra; Albert Abraham Michelson hizo una sugerencia similar en 1904. Esperaban que con un interferómetro de este tipo, sería posible decidir entre un éter estacionario y éteres que son parcial o completamente arrastrados por la Tierra. Es decir, si el hipotético éter fuera transportado por la Tierra (o por el interferómetro) el resultado sería negativo, mientras que un éter estacionario daría un resultado positivo.[3] [4] [5]
