Interferometro

Interferometro Strumento che sfrutta il fenomeno dell'interferenza tra onde luminose per effettuare misurazioni estremamente precise di piccole distanze e per lo studio di diversi fenomeni ottici. In tutti i tipi di interferometro, due o più raggi di luce che percorrono cammini ottici diversi vengono ricongiunti e danno luogo a 'frange' di interferenza, la cui forma dipende dal tipo di radiazione luminosa e dalla differenza del cammino ottico. Nell'interferometro per la misurazione della lunghezza d'onda di luce monocromatica, uno specchio posto sul cammino di uno dei due raggi luminosi può essere traslato di una distanza nota molto piccola, in modo da variare il percorso del raggio durante l'esperimento. Muovendo lo specchio di una distanza pari a metà della lunghezza d'onda della luce, si osserva chiaramente che le frange scure della figura di interferenza prendono il posto di quelle luminose. Dalle variazioni nella figura di interferenza, essendo nota la distanza di cui è stato traslato lo specchio e quindi la differenza di cammino ottico, si può calcolare la lunghezza d'onda.

Usando una sorgente di luce di lunghezza d'onda nota, è possibile misurare piccole differenze di cammino ottico in base all'analisi delle frange di interferenza. Questa tecnica viene usata per ottenere misure di distanze estremamente precise, ad esempio è impiegata per il controllo del profilo superficiale degli specchi dei telescopi. L'interferometro è inoltre utilizzato per determinare l'indice di rifrazione di alcune sostanze (il cammino ottico dipende anche dall'indice di rifrazione) e, in radioastronomia, per misurare il diametro e le variazioni di luminosità della superficie di stelle giganti relativamente vicine, come Betelgeuse.

Storicamente, l'interferometro più conosciuto è quello ideato intorno al 1887 da Albert Michelson e utilizzato per il celebre esperimento condotto in collaborazione con Edward Morley. L'esperimento doveva rilevare il moto assoluto della Terra rispetto a un'ipotetica sostanza chiamata etere, a quei tempi ritenuta il mezzo di propagazione della radiazione elettromagnetica. Nell'ipotesi che la Terra si muovesse attraverso un etere fisso, la velocità di propagazione di un raggio luminoso parallelo alla direzione del moto della Terra in un dato istante sarebbe risultata diversa da quella di un raggio a esso perpendicolare. Nell'interferometro di Michelson-Morley, due raggi perpendicolari venivano ricongiunti per mezzo di un sistema di specchi per dar luogo a frange di interferenza chiaramente osservabili. Se l'ipotesi dell'etere fosse stata corretta, ripetendo l'esperimento con lo strumento ruotato, e invertendo quindi i ruoli dei due raggi luminosi, si sarebbe dovuta osservare una variazione nella figura di interferenza. L'esperimento, di grande rilevanza per lo sviluppo della conoscenza scientifica, diede risultato negativo e di conseguenza negò l'esistenza dell'etere, aprendo una serie di domande che sfociarono nello sviluppo della teoria della relatività.