1. OBJETIVOS
Analizar el comportamiento de la luz usando el experimento de
Albert A. Michelson y Edward W. Morley.
2. FUNDAMENTO TERICO
Durante mucho tiempo se consider por parte de los cientficos en
la antigedad, que la velocidad de la luz era infinita, ya que era
difcil encontrar un mtodo preciso de medida. Varios cientficos
intentaron crear equipos capaces de medir la velocidad de la luz,
pero estos no eran muy convincentes ampliar este marco terico. En
1881 en Potsdam, Alemania. El fsico Albert A. Michelson inicia una
serie de experimentos para determinar la velocidad de la luz. En
este ao logra con ayuda de un instrumento sencillo medir la
velocidad de la luz con un margen de error del 5%, entre el valor
peridico al valor observado. Sin embargo en 1887 acepto un empleo
como profesor en Cleveland, Estados Unidos y fue aqu que con ayuda
del qumico y fsico estadounidense Edward W. Morley, desarrollaron
el famoso experimento de Michelson y Morley, con el fin de
determinar la existencia del ter, medio en el que se supona que
viajaba la luz con un margen de error del 2.5%, entre el valor
predicho en funcin de lo observado.El experimento consiste en hacer
un haz de luz monocromtica sobre un espejo semitransparente, que
divide este haz en dos rayos perpendiculares entre s, los cuales
inciden cada uno sobre un par de espejos independientes que se
encargan de reflejarlos rayos hacia el espejo semitransparente,
donde ambos rayos son reflejados hacia una pantalla, generando un
patrn de interferencia.
Descripcin del experimento
Interfermetro de Michelson:A - Fuente de luz monocromticaB -
Espejo semirreflectanteC - EspejosD - Diferencia de caminoEsquema
del interfermetro de Michelson En la base de un edificio cercano
alnivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce
como elinterfermetrode Michelson. Se compone de
unalentesemiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromtica
en dos haces de luz que viajan en un determinado ngulo el uno
respecto al otro.Con esto se lograba enviar simultneamente dos
rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones
perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (ocaminos
pticosiguales) y recogerlos en un punto comn, en donde se crea un
patrn deinterferenciaque depende de la velocidad de la luzen los
dos brazos del interfermetro. Cualquier diferencia en esta
velocidad (provocada por la diferente direccin de movimiento de la
luz con respecto al movimiento del ter) sera detectada.La distancia
entre los espejos y el semiespejo tiene una longitud "L", es decir,
el "Recorrido 1" es igual al "Recorrido 2".Existe una diferencia
entre los recorridos 1 y 2 observados en la Tierra y fuera de la
Tierra (observador externo). Los recorridos para el observador
externo (fuera del planeta), el cual est en reposo, sern:
Como:
Se tiene entonces que:
Finalmente, obtenemos despus de simplificar, que el Recorrido 1
es igual a:
Para obtener el Recorrido 2 se tiene lo siguiente (Ver Figura
3):
Para hallar t1 y t2 se puede suponer que a la ida (t1) la luz va
a una velocidad c-v y la distancia sigue siendo L, e igualmente
para la vuelta (t2) se puede suponer que la velocidad es c+v y la
distancia L. Entonces se tiene que: t1=l/(c-v) y t2=l/(c+v):
El tiempo empleado por el barco a favor de la corriente y contra
corriente, segn la interpretacin de Michelson y Morley, estara dado
por:
El tiempo empleado por el barco que se desplaza en ngulo recto,
para Michelson y Morley es:
La diferencia en el tiempo sera:= Lacontraccin de Lorentzes una
consecuencia de las frmulas matemticas sealadas anteriormente.
Contraccin que est representada por la siguiente
expresin:,dondeL1es la distancia medida por un observador en
movimiento con velocidad "v" siendo "c" la velocidad de la luz
yL2es la distancia medida por un observador en reposo. Y para el
caso del interfermetro, en examen, la contraccin correspondera a la
reduccin de la longitud de uno de sus brazos, lo que explicara el
motivo por el cual ambos haces de luz llegaron simultneamente a su
destino (llegaron en fase).La analoga usada por Michelson y
Morleyse refiere a dos barcos, un ro y un observador.
3. MATERIALES
2 Espejos Lamina de vidrio Lseres verde y rojo Hoja de papel
bond o cuadriculado fondo blanco Lapicero tinta liquida
Transportador Regla de madera milimetrada
4. PROCEDIMIENTO
a) Arme el esquema
b) Coloque los dos espejos en forma perpendicular del semi
espejo (vidrio) y a una distancia de 30 cm. Este semi-espejo debe
estar ubicado a 45o con respecto al eje de los espejos.
c) Coloque el lser rojo de 635 nm enfrente al semi-espejo y
calibre los espejos.
d) Cuente el nmero de granjas observadas y mida la distancia
entre franja y franja.
e) Rote el sistema un ngulo de 90o tome una foto del patrn de
interferencia obtenido y plantee una conclusin de acuerdo a la
teora del experimento de Michelson y Morley.
f) Ahora aleje los espejos por lo menos 1 distancia ms con el
ngulo de 45o y 90o y tome la foto en cada caso.
ANALISIS El patrn de interferencia, con que laser (rojo y verde)
se observa mejor, tome fotos del patrn de interferencia obtenido
para cada laser
Franjas de interferencia del lser verde
Complete la siguiente tabla
Tabla 1: Laser Verde
Nmero de franjasDistancia(mm)
14.5
23.2
33
43
52.5
62.3
72.1
81.9
91.4
101.2
DISTANCIA PROMEDIO2.51
Fuente: Propia
Tabla 2: Laser Rojo
Nmero de franjasDistancia(mm)
11
22
32.5
41.5
52
61.5
DISTANCIA PROMEDIO1.75
Fuente: Propia
5. CONCLUSION
Gracias al experimento se pudo observar como la luz acta a veces
como ondas y tambin se pudo observar que las diferentes distancias
que tenan las franjas de la luz roja y verde de los lseres.
6. INVESTIGA
a) Podras calcular la velocidad de la luz en la tierra?Si, para
esto se utilizara en este caso un experimento realizado con un
microondas, que no ayudara a saber la velocidad de la luz.Las
molculas de agua son polares, como los imanes; y, por ello, se
intentan alinear con el campo electromagntico generado por el
microondas, que en nuestro caso emite con 2.450 MHz, haciendo
vibrar las molculas de agua 2.450 millones de veces por
segundo.Para calcular la longitud de onda, es muy sencillo. Las
zonas derretidas indican los mximos de la onda, por tanto, la
distancia entre dos mximos ser la longitud de onda. En nuestro caso
esta medida corresponde con 110 mm. Esa distancia la dividimos por
1.000 para pasarla a un valor en metros, obteniendo 0,11 m.
Entonces "c" ser el producto de 0,11 y de 2.450.000.000 y, dando
como resultado 269.500.000 m/s. Si dividimos por 1000, obtendremos
269.500 Km/s, que es un resultado bastante aproximado a los
299.792,458 Km/s de la velocidad de la luz.
b) Qu se quiso descubrir con este experimento?
Poder analizar el comportamiento de la luz, pero en este
experimento tuvimos problemas con la luz del lser rojo, ya que no
se poda observar bien sus franjas debido a la luz ambiental de esa
hora.
c) Influye la distancia de separacin entre los espejos?
Si, las distancia entre los espejos y el vidrio tienen que ser
iguales, si las distancias de los espejos no son iguales no se podr
reflejar entre ellos, por consecuencia no se podrn ver las franjas
de luz.
d) Qu existe en el espacio?
Segn Gregg Braden, en 'The Divine Matrix - Bridging Time, Space,
Miracles, and Belief dice:Aunque previamente un concepto de
divulgacin cientfico (en forma de ter luminosos), la nocin de un
ter se haba convertido esencialmente en un tab en la ciencia despus
delinfame experimento Michelson-Morley (MM), supuestamente
desmentido de su existencia en 1887, a pesar de que en el mejor (o
peor) de todo lo que hizo fue aparentemente refutar (o ms bien, no
logr demostrar) la existencia de un material inerte o ter mecnico,
colgando en el aire como un gas.
e) Qu importancia tiene el experimento Michelson y Morley?
Fue la primera prueba contra la teora delter. El resultado del
experimento constituira posteriormente la base experimental de la
teora de larelatividad especialdeEinstein.
7. BIBLIOGRAFIA
http://www.bibliotecapleyades.net/ciencia/ciencia_fisica81.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_(f%C3%ADsica)
http://www.bibliotecapleyades.net/archivos_pdf/divine-matrix.pdf