L’interferometro di Michelson: contare le frange
L’interferometro di Michelson divide un fascio di luce in due con uno specchio semitrasparente, li manda su due specchi e li ricombina. Sullo schermo si vedono anelli di interferenza. Spostando uno degli specchi il cammino di un fascio cambia del doppio dello spostamento, e gli anelli escono dal centro uno dopo l’altro: contandoli si misurano distanze di frazioni di micrometro.
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λ = 2 Δd / N
Il fascio che va allo specchio mobile percorre la distanza due volte, andata e ritorno: spostando lo specchio di Δd la sua strada si allunga di 2 Δd. Ogni volta che l’allungamento cresce di una lunghezza d’onda, al centro si torna alla stessa interferenza: passa una frangia.
Contando N frange mentre lo specchio si sposta di Δd si ottiene λ = 2 Δd / N, o al contrario, nota λ, si misura Δd con la precisione di una frazione di λ. Il numero che la scena calcola si avvicina a λ man mano che le frange contate crescono.
Con questo strumento Michelson e Morley cercarono nel 1887 il moto della Terra nell’etere, senza trovarlo: fu uno dei punti di partenza della relatività. Gli interferometri LIGO, con bracci di 4 km, rivelano le onde gravitazionali misurando spostamenti mille volte più piccoli di un protone.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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