Interferómetro de Michelson para niños
El interferómetro de Michelson es un aparato especial que se usa para estudiar la luz. Fue inventado por Albert Abraham Michelson. Este aparato toma un rayo de luz y lo divide en dos partes. Luego, estas dos partes viajan por caminos diferentes y se vuelven a juntar. Al unirse, las ondas de luz se combinan, creando un patrón de luz y oscuridad llamado patrón de interferencia. Este patrón nos da información sobre los caminos que recorrieron los rayos de luz.
El interferómetro de Michelson se hizo muy famoso por el experimento de Michelson-Morley en 1887. En ese momento, muchos científicos pensaban que la luz viajaba a través de una sustancia invisible llamada "éter". El experimento de Michelson-Morley buscaba detectar el movimiento de la Tierra a través de este éter. Sin embargo, el resultado fue que no se detectó ningún movimiento. Esto demostró que el éter no existía, lo que fue un descubrimiento muy importante que ayudó a desarrollar la teoría de la relatividad especial y cambió la física a principios del siglo XX.
Más recientemente, en 2015, una versión muy grande y avanzada del interferómetro de Michelson, llamada LIGO, logró algo increíble: detectó por primera vez las ondas gravitacionales. Estas ondas son como "arrugas" en el espacio-tiempo, y su detección confirmó una de las predicciones de la relatividad general de Albert Einstein.
Contenido
¿Cómo funciona el interferómetro de Michelson?
Para entender cómo funciona este aparato, imagina que tienes un rayo de luz.
División del rayo de luz
Primero, el rayo de luz llega a un espejo especial que es "semitransparente". Esto significa que una parte de la luz lo atraviesa y la otra parte se refleja. Así, el rayo original se divide en dos:
- Un rayo se refleja y va hacia un espejo que está arriba.
- El otro rayo atraviesa el espejo semitransparente y va hacia un espejo que está a la derecha.
El viaje de los rayos y su regreso
Cada uno de estos dos rayos viaja hasta su espejo y se refleja de vuelta.
- El rayo que fue hacia el espejo de arriba regresa, atraviesa el espejo semitransparente y llega a un detector (que puede ser una cámara o un sensor).
- El rayo que fue hacia el espejo de la derecha regresa y se refleja en el espejo semitransparente hacia abajo, llegando también al mismo detector.
Los brazos del interferómetro
El espacio entre el espejo semitransparente y cada uno de los espejos se llama "brazo" del interferómetro. Generalmente, en un experimento, uno de estos brazos se mantiene igual, mientras que en el otro se pueden colocar objetos o cambiar la distancia para ver cómo afecta la luz.
La combinación de los rayos y el patrón de interferencia
Cuando los dos rayos de luz llegan al detector, se encuentran y se combinan. Si los caminos que recorrieron los rayos son diferentes, las ondas de luz pueden sumarse de dos maneras:
- Suma constructiva: Si las ondas llegan "en fase" (es decir, sus picos y valles coinciden), se refuerzan y la luz se ve más brillante. Esto ocurre si la diferencia en la distancia que recorrieron es un número exacto de "longitudes de onda" (como 0, 1, 2, etc.).
- Suma destructiva: Si las ondas llegan "fuera de fase" (es decir, el pico de una coincide con el valle de la otra), se cancelan y la luz se ve oscura. Esto ocurre si la diferencia en la distancia que recorrieron es un número con medio (como 0.5, 1.5, 2.5, etc.).
El resultado es un patrón de anillos brillantes y oscuros, como los que se ven en la imagen. Si se mueve uno de los espejos, estos anillos se mueven, lo que permite medir cambios muy pequeños en la distancia.
¿Para qué se usa el interferómetro de Michelson?
El interferómetro de Michelson es muy útil para hacer mediciones extremadamente precisas.
Medición de pequeños movimientos
Una de sus aplicaciones principales es medir desplazamientos muy, muy pequeños. Si observamos el patrón de anillos y movemos uno de los espejos, los anillos se desplazarán. Cada vez que un anillo brillante se mueve y es reemplazado por otro en el mismo lugar, significa que el espejo se ha movido una distancia igual a la longitud de onda de la luz, que es increíblemente pequeña (¡menos de un micrómetro!). Esto permite detectar cambios minúsculos.
Uso histórico
A finales del siglo XIX, este tipo de interferómetro se usaba con fuentes de luz especiales y filtros. Como ya mencionamos, fue clave en el famoso experimento de Michelson y Morley, donde se usó la luz de una estrella para intentar detectar el "éter".
Galería de imágenes
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Arreglo simplificado del interferómetro de Michelson.
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Esquema de un interferómetro de Michelson.
Véase también
En inglés: Michelson interferometer Facts for Kids
