dissabte, 20 d’abril de 2013

Experimento de Michelson–Morley



Dado que estamos estudiando en clase el tema de Relatividad, y ésta resulta un tanto "irreal" debido a que no podemos apreciar sus efectos en la vida cotidiana, he estado buscando información sobre pruebas o experimentos que la justifiquen.

De esta forma me he topado con el que quizás sea uno de experimentos más famosos e importantes en la historia de la física: el experimento de Michelson-Morley. He encontrado un artículo bastante bueno, en el que explica de manera muy sencilla y clara este experimento que marcó un antes y un después.

A continuación os lo muestro. El link del que lo he copiado es: http://universocuantico.wordpress.com/2009/06/14/experimento-de-michelson-morley/

Antecedentes

A finales del siglo XIX se conocía que la luz era una onda electromagnética, que se propagaba a velocidad c (unos 300.000 km/s).
Esto, sin embargo, tenía un matiz que traía de cabeza a todo el mundo: hasta ese momento todas las ondas conocidas necesitaban un medio por el que propagarse: las olas de un estanque necesitaban el agua, las ondas sísmicas necesitaban la tierra, y el sonido (que ya se conocía que era otra onda) necesitaba el aire para propagarse.
Ahora, si suponemos que entre las estrellas que vemos y nosotros (el espacio vamos) no hay nada, esto entra en contradicción directa con que veamos la luz que nos llega de dichas estrellas.
Por lo que había que pensar en otra alternativa: en el espacio debería existir algo, un medio, que permite que se propage la luz: al cual se denominó éter, del cual no sabíamos en un principio absolutamente nada, ni de qué estaba “formado’’.
Ahora, si existiese de verdad dicho éter, deberíamos ser capaces de observarle de alguna forma, y esto fue lo que propusieron Michelson y Morley, un experimento para medir dicho éter.

Bases del Experimento

No se sabía si este éter estaría en reposo o la velocidad que tendría, pero dado que la Tierra gira en torno al Sol (en un año da una vuelta), la velocidad del éter respecto al de la Tierra cambiará a lo largo del año, y esto produciría ligeros cambios en la imagen que nos da la luz.

Interferometre_Michelson.png

(Esquema del interferómetro)

Para ello, se utilizó un interferómetro de Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso (un láser por ejemplo) en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven a juntar. Dado que la luz es una onda, siempre que tengamos una fuente que solo emite una longitud de onda (es decir, un color muy definido), al volver a juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de intensidad.
Para ello, se utilizó un interferómetro de Michelson, el cual divide la luz que emite un foco luminoso (un láser por ejemplo) en dos haces, los cuales rebotan en dos espejos y se vuelven a juntar. Dado que la luz es una onda, siempre que tengamos una fuente que solo emite una longitud de onda (es decir, un color muy definido), al volver a juntarse, los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de intensidad.

interferencia-michelson.jpg
Que se forme uno u otro depende de la diferencia de caminos que hayan recorrido los dos haces, lo que normalmente se hace variando ligeramente la posición de uno de los espejos (las variaciones de la posición deberán de ser similares a la longitud de onda de la luz, lo cual lleva a que serán de unos cientos de nanómetros: una diez milésima de milímetro).
Sin embargo, también se puede lograr el mismo efecto si estas distancias permanecen fijas pero la velocidad del medio por el que viaja la luz varía en uno de los brazos.
Así que variando la orientación de los brazos se debería observar un cambio en el patrón obtenido.

Resultados

Finalmente, y usando un instrumento que tenía unos brazos de 11 metros de largo (imaginaos las dimensiones del aparatito) y colocado sobre una “piscina” de mercurio para minimizar los movimientos del aparato, ambos físicos realizaron medidas de lo que ocurría.
Los resultados obtenidos en todas ellas fueron nulos: en ningún momento hubo ningún dato que apuntase a que la velocidad de la luz hubiera variado, o lo que es lo mismo, que el éter no tenía ninguna velocidad apreciable.
Sin embargo, esto mismo fue lo que condujo a que fuera uno de los más importantes experimentos, ya que con estos resultados se comenzó a pensar que dicho éter podría no existir, y se planteó que la luz podría viajar en el vacío, sin ningún medio de por medio, lo cual derivó finalmente en la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, donde ya se impuso la no existencia de dicho éter.

Por último, también recomendaría echarle un vistazo al capítulo de la colección del Universo Mecánico que habla sobre este experimento. Eso sí, es un poco largo (unos 27 minutos aprox.)


Ovidio Colmenero Díaz 
2ºBachillerato A 
IES CID CAMPEADOR


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