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Interferómetro

Es un instrumento que emplea la interferencia de ondas de luz para la medida ultraprecisa de longitudes de onda de la luz misma, de distancias pequeñas y de determinados fenómenos ópticos. Existen muchos tipos de interferómetros, pero en todos ellos hay dos haces de luz que recorren dos trayectorias ópticas distintas -determinadas por un sistema de espejos y placas- que finalmente se unen para formar franjas de interferencia. Para medir la longitud de onda (véase Movimiento ondulatorio) de una luz monocromática se utiliza un interferómetro dispuesto de tal forma que un espejo situado en la trayectoria de uno de los haces de luz puede desplazarse una distancia pequeña -que puede medirse con precisión- y varía así la trayectoria óptica del haz.

Cuando se desplaza el espejo una distancia igual a la mitad de la longitud de onda de la luz, se produce un ciclo completo de cambios en las franjas de interferencia. La longitud de onda se calcula midiendo el número de ciclos que tienen lugar cuando se mueve el espejo una distancia determinada.

Usos del interferómetro

Cuando se conoce la longitud de onda de la luz empleada, pueden medirse distancias pequeñas en la trayectoria óptica analizando las interferencias producidas. Esta técnica se emplea para medir el contorno de la superficie de los espejos de los telescopios. Los índices de refracción de una sustancia también pueden medirse con el interferómetro, y se calculan a partir del desplazamiento en las franjas de interferencia causado por el retraso del haz. El principio del interferómetro también se emplea para medir el diámetro de estrellas grandes relativamente cercanas, como por ejemplo Betelgeuse. Como los interferómetros modernos pueden medir ángulos extremadamente pequeños, se emplean -también en este caso en estrellas gigantes cercanas- para obtener imágenes de variaciones del brillo en la superficie de dichas estrellas. El principio del interferómetro se ha extendido a otras longitudes de onda, y en la actualidad está generalizado su uso en radioastronomía.

Experimento de Michelson-Morley

Albert A. Michelson


Michelson

El físico estadounidense Albert A. Michelson fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1907. Desarrolló diversos instrumentos científicos de alta precisión, entre ellos el interferómetro.

Históricamente, el interferómetro más conocido es el diseñado alrededor de 1887 por el físico estadounidense Albert Michelson para un experimento que llevó a cabo con el químico estadounidense Edward Morley. El experimento estaba diseñado para medir el movimiento absoluto de la Tierra a través de una sustancia hipotética denominada éter, que según se suponía equivocadamente era el portador de las ondas de luz. Si la Tierra se desplazara a través de un éter estacionario, la luz que avanza en una trayectoria paralela a la dirección de movimiento de la Tierra tardaría un tiempo distinto en recorrer una distancia determinada que la luz que recorriera esa misma distancia en una trayectoria perpendicular al movimiento de la Tierra.

El interferómetro se construyó de forma que un haz de luz se dividía en dos trayectorias perpendiculares entre sí; después, los rayos se reflejaban y volvían a combinarse, formando franjas de interferencia. Si fuera correcta la hipótesis del éter, ambos haces de luz intercambiarían sus respectivos papeles al girar el aparato 90 grados (el haz que viajaba más rápido en la primera posición sería el más lento en la segunda posición), y se produciría un desplazamiento de las franjas de interferencia. Michelson y Morley no observaron ningún desplazamiento, y los experimentos posteriores confirmaron este resultado negativo. Hoy, el concepto de la propagación de ondas electromagnéticas a través del espacio vacío ha sustituido a la idea del éter.

Dispositivo de Michelson-Morley


Michelson-Morley

En 1887, Albert Michelson y Edward Morley diseñaron un experimento para medir la velocidad de la Tierra con respecto al éter, una sustancia que se suponía que era el medio en que se propagaba la luz. Para ello dividieron un haz de luz en dos haces que se propagaban formando un ángulo recto y los hicieron interferir, formando un diagrama característico de franjas claras y oscuras. Si la Tierra (y por tanto el aparato) se moviera respecto al éter, la velocidad de los haces sería distinta, igual que la velocidad de un barco que va río arriba y después río abajo difiere de la de un barco que cruza el río. La diferencia de velocidades de los haces modificaría el diagrama de interferencia. Sin embargo, no se halló ninguna modificación. Éste y otros fracasos en la detección del movimiento de la Tierra en el éter llevaron 18 años después a Albert Einstein a desarrollar la teoría de la relatividad restringida, con lo que se abandonó la teoría del éter.

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