Agenildo Aula 3 Relatório do Experimento de Michelson Virtual

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
INSTITUTO UFC VIRTUAL
LICENCIATURA EM FÍSICA
INSTRUMENTAÇÃO E PRÁTICA NO ENSINO DE FÍSICA MODERNA
AULA 3 – ATIVIDADE PRÁTICA 3
PRÁTICA: INTERFERÔMETRO DE MICHELSON
Agenildo Alves de Vasconcelos
José Alves de Lima Junior
Tutor
Camocim-CE
Abril/2018
http://www.solar.virtual.ufc.br http://portal.virtual.ufc.br
1 INTRODUÇÃO
No final do século XIX, tudo levava a crer que, assim como as ondas mecânicas, as ondas eletromagnéticas necessitavam de um meio material para se propagarem. E esse meio material, elástico e invisível foi denominado de éter.
Para se comprovar a existência do éter, em 1887, em Cleveland (EUA), Albert Abraham Michelson (físico) e Edward Williams Morley (químico), construíram um aparelho denominado interferômetro. Este tinha a capacidade de registrar variações de até frações de quilômetros por segundo da velocidade da luz.
O interferômetro de Michelson-Morley era constituído de instrumentos ópticos montados sobre um suporte que flutuava em mercúrio, tudo isso para reduzir o máximo possível as vibrações que possivelmente afetariam as medições.
Figura 2. Círculos concêntricos observados no anteparo do laboratório da Prática 1.
Figura 1. Ilustração do interferômetro de Michelson-Morley.
	De acordo com o experimento, a propagação da luz nas direções normal e paralela à da “correnteza do éter” não alterava a sua velocidade, fato que invalidava a hipótese da existência do éter. A experiência foi repetida diversas vezes, em épocas e condições técnicas diferentes, chegando às mesmas conclusões. Dessa forma, Michelson e Morley, provaram não haver éter e propuseram que abandonassem qualquer ideia de sistema de referência universal.
2 OBJETIVOS
Conhecer e manipular o interferômetro de Michelson;
Determinar o comprimento de onda da luz;
3 MATERIAIS UTILIZADOS
Interferômetro de Michelson;
Laser 
Lente com suporte 
4 FUNDAMENTOS 
O interferômetro projetado por A. A. Michelson em 1881, tinha como objetivo medir a velocidade da terra em relação ao “Éter”, uma substância hipotética a qual se imaginava tinha a propriedade de transmitir radiação eletromagnética, incluindo a luz, e a qual se imaginava permeava todo o espaço. O resultado do experimento foi inteiramente inesperado, a velocidade da terra através do “Éter” era zero em qualquer época do ano. Nesta prática não tentaremos reproduzir os resultados negativos obtidos por Michelson e Morley, mas, fazendo uso da grande sensibilidade do interferômetro, determinaremos o comprimento de onda da luz emitida por um LASER que sendo virtual pode emitir luz nas cores: vermelho, azul e verde.
Figura 1.1. Arranjo experimental para determinação do comprimento de onda da luz.
O interferômetro que usaremos está ilustrado na Figura 1.1, onde se vê também parte do LASER e o anteparo onde incide dois feixes de luz vermelha. O interferômetro está representado esquematicamente na Figura 1.2; a luz proveniente do LASER é separada em dois feixes pelo espelho semitransparente e alinhados de uma forma equivalente à ilustrada na Figura 1.3. Nesta figura duas
Figura 1.2. Interferômetro de Michelson.
Figura 1.3. Geometria da interferência.
fontes de luz (virtuais), P’ e P”, de mesmo comprim ento de onda , e em fase, estão separadas por uma distância d. Da figura podemos ver que a di ferença de caminho até o anteparo é dcos, desta forma haverá um máximo na intensidade luminosa toda vez que esta diferença for igual a um número inteiro de comprimento de onda, assim:
	dcosƟ = m 𝝺 ; m = 1, 2, 3..........
	(1.1)
Deslocado - se o espelho com o parafuso micrométrico, enquanto o outro permanece fixo, observaremos em um determinado ponto do anteparo, o deslocamento dos anéis de interferência; sendo que um novo anel passa pelo ponto observado toda vez que o espelho se desloca de uma distância L = /2, pois a cada deslocamento do espelho de L corresponde um deslocamento 2L da fonte de luz. Desta forma, deslocando o espelho lentamente e contando-se um grande número de anéis passando por um ponto fixo do anteparo é possível determinar o comprimento de onda da luz no ar.
5 PROCEDIMENTOS
1- Alinhamento dos feixes de luz: Para obter o maior número possível de franjas de interferência o interferômetro deve ser ajustado. Para fazer isso, a lente não deve ser usada inicialmente. A luz do Laser deve incidir sobre o espelho semitransparente, onde se divide. Os dois feixes resultantes são projetados no anteparo formando dois pontos luminosos. Por meio
de dois parafusos de ajuste, fixados em um dos espelhos, faça com que os pontos de luz coincidam. Coloque então a lente no feixe de luz entre o Laser e o interferômetro; para isso click na barra de ferramentas em Ativa opção 1 de modo a obter no anteparo uma formação de círculos concêntricos.
2- Medida do comprimento de onda da luz: Para medir o comprimento de onda, o parafuso micrométrico deve ser girado de uma posição inicial qualquer. Anote esta posição inicial, xo, na Tabela 1.1. Girando sempre no mesmo sentido, para evitar erro devido a folga do parafuso (alternativamente você poderá usar as teclas “Page Up” e “Page Dawn” para movimentar o parafuso micrométrico de uma maneira mais suave), conte o número de anéis de interferência gerados (ou desaparecidos, se você estiver girando o parafuso micrométrico em outro sentido); conte pelo menos 20 anéis e anote a posição final, xf. A distância L (deslocamento do espelho) é igual a x dividido por 10, devido à razão da alavanca (10:1). Lembre-se também que a um deslocamento L do espelho, corresponde um deslocamento 2L da imagem da fonte de luz produzida por este espelho, então:
 (para a variação de “x” na Eq. 1.1)
Repita este procedimento pelo menos mais duas vezes e determine o comprimento de onda da luz.
3- Escolha da cor do Laser: Para medir o comprimento de onda de outra cor, click na barra de
ferramentas em LASER e em seguida escolha a cor dentre: vermelho, verde e azul.
4- Repita o procedimento para as outras cores do LASER e anote na Tabela correspondente
Tabela 1.1. Medidas para o LASER vermelho.
	
	
Xo (mm)
	
Xf (mm)
	
X (mm)
	
 (mm)
	
2L (mm)
	
m
	
 (nm)
	Medida 1
	6,12
	6,46
	0,34
	0,034
	0,068
	100
	680
	Medida 2
	6,46
	6,78
	0,32
	0,032
	0,064
	100
	640
	Medida 3
	6,78
	7,08
	0,30
	0,030
	0,060
	100
	600
Onde m é o número inteiro de comprimentos de onda contados.
Tabela 1.2. Medidas para o LASER verde.
	
	
Xo (mm)
	
Xf (mm)
	
X (mm)
	
 (mm)
	
2L (mm)
	
m
	
 (nm)
	Medida 1
	
	
	
	
	
	
	
	Medida 2
	
	
	
	
	
	
	
	Medida 3
	
	
	
	
	
	
	
Onde m é o número inteiro de comprimentos de onda contados.
Tabela 1.2. Medidas para o LASER azul.
	
	
Xo (mm)
	
Xf (mm)
	
X (mm)
	
 (mm)
	
2L (mm)
	
m
	
 (nm)
	Medida 1
	
	
	
	
	
	
	
	Medida 2
	
	
	
	
	
	
	
	Medida 3
	
	
	
	
	
	
	
Onde m é o número inteiro de comprimentos de onda contados.
QUESTIONÁRIO
Qual o comprimento de onda da luz do Laser obtido experimentalmente (valor médio)?
. 
Com relação ao comprimento de onda obtido experimen talmente, qual o erro percentual em relação ao valor fornecido pelo fabricante, cons iderando que um LASER vermelho de He-Ne emite luz com um comprimento de onda de 633 nm?
Se tivéssemos um LASER amarelo, em que intervalo deveria estar o comprimento de onda?
Pesquise na Internet ou em algum livro diferentes aplicações do laser.
CONCLUSÕES
Através dessa prática podemos entender perfeitamente o funcionamento dointerferômetro de Michelson. Conseguimos determinar, com margem de erro tolerável, o comprimento de onda da luz do laser.
Ajustando o interferômetro foi possível observarmos o fenômeno da interferência luminosa, com a formação de círculos concêntricos claros e escuros.
Acrescentando ao experimento uma de célula de vidro ligada a uma bomba de vácuo manual, medimos, com aproximação aceitável, o índice de refração do ar.
No resultado que obtivemo s do comprimento de onda foi aceitável pelas condições as quais foram executadas no momen to do experimento. Essa diminuição no valor do comprimento de onda deveu-se a diversos fatores, entre eles, pode-se destacar a t emperatura ambiente, que por sua vez estava alterada pelo condiciona dor de ar do laboratório.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS 
1. NUSSENZVEIG, H. Moysés, Curso de Física Básica, Volume IV, Relatividade e Física Moderna. 4a edição - 2002. Editora Edgard Blucher ¨ Ltda.
2. HALLIDAY, David, RESNICK, Robert e KENNETH, Krane S., Física 4. 5a edição - 2003. LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora. S.A. Rio de Janeiro
3. Jennifer Rocha Vargas Fogaça. Luz solar e a radiação ultravioleta.
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/luz-solar-radiacao-ultravioleta.htm>. Acesso em 30 de Março de 2018.
4. SANTOS, Carlos Alberto, (UFRGS). Artigo: Um físico iluminado. <http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/2922/n/um_fisico_iluminado/Post_page/3>. Acesso em 30 de Março de 2018.
5. SANTOS, Carlos Alberto, (UFRGS). Artigo: O físico e o fóton. <http://www.vermelho.org.br/noticia/269001-1>. Acesso em 30 de Março de 2018.
6. FERREIRA, Miguel. Função trabalho. <http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Fun%C3%A7%C3%A3o_Trabalho> Acesso em 30 de Março de 2018.