Qual é o interferômetro Mach-Zehnder?
O interferômetro Mach-Zehnder é um dispositivo usado para fazer medições ópticas precisas. Pode demonstrar interferência dividindo um feixe de luz e medindo as mudanças de fase entre os dois. Mais de um século atrás, o dispositivo foi criado pelos proeminentes físicos Ludwig Zehnder e Ludwig Mach. Uma ferramenta de diagnóstico versátil, o interferômetro Mach-Zehnder é usado para ilustrar exemplos em física quântica, aerodinâmica e física de plasma. Os fluxos de ar em torno de estruturas aerodinâmicas e alterações de temperatura, pressão e densidade em meios gasosos podem ser observados.
Os componentes básicos do interferômetro são uma fonte de luz, dois divisores de feixe, dois espelhos e dois detectores. O divisor de feixe é mais frequentemente um espelho meio prateado que refrata uma parte do feixe de luz e reflete o resto. A luz de uma fonte de luz, tipicamente um laser, cai sobre um divisor de feixe, que divide a luz em dois feixes de igual intensidade. Os feixes viajam em direções diferentes eBata nos dois espelhos. A fase de cada feixe de luz é alterada por seu contato com a superfície do espelho.
As vigas são recombinadas no segundo divisor de feixe e os detectores ajudam no estudo das diferenças de fase nos caminhos de luz. Um arranjo alternativo tem as vigas recombinadas passam por uma lente positiva, fazendo com que as vigas se concentrem em um único ponto. Se todas as superfícies refletidas estiverem alinhadas de tal maneira que sejam absolutamente paralelas, nenhuma margem de interferência é produzida quando as vigas recombinam. Se os ângulos das superfícies do espelho diferirem um pouco, no entanto, as vigas recombinadas produzirão margens de interferência. O padrão de margem de interferência produzido pelo interferômetro Mach-Zehnder mostrará linhas escuras e brilhantes que variam em intensidade.
O dispositivo é extremamente sensível e pode até atuar como um termômetro preciso. Por exemplo, uma célula cheia de água poderiaser colocado no caminho de um dos feixes divididos, enquanto outro cheio de ar pode ser colocado no outro caminho. O índice de refração de fluidos como a água depende da temperatura e, se a água na célula sofrer uma ligeira mudança de temperatura, o efeito será visto no padrão de franja resultante. É possível medir mudanças muito minuciosas na temperatura da água com o interferômetro Mach-Zehnder.
É importante entender a óptica ao usar um interferômetro Mach-Zehnder para fazer medições precisas. Quando a luz cai sobre uma superfície, a luz refletida muda exatamente meio comprimento de onda se o material do outro lado da superfície possuir um maior índice de refração. Se o índice de refração deste material for menor, não haverá alteração de fase no feixe refletido. Quando a luz viaja de um meio para outro, também não há mudança de fase, mas a direção do feixe muda por causa da refração.
o mach-zehnder interO ferômetro também pode ser usado para estudar o índice de refração dos gases e até verificar os objetos quanto a planicidade. A medição de imprecisões ópticas em uma placa ou superfície também pode ser conduzida com o auxílio do interferômetro. Alguns cientistas também usam o interferômetro em aplicações de visualização de fluxo, empregando a técnica de discriminação de luz para observar mudanças.