MEDICIONES INTERFEROMTRICASSon usadas para la medicin de bloques calibradores, comprobacin de patrones para presiones, mediciones de alta precisin para pequeas deformaciones, etc.Es un procedimiento de medicin muy preciso, basado en el fenmeno fsico de las interferencias delas ondas luminosas. Recordaremos rpidamente, algunos conceptos sobreel particular. La luz que se propaga en lnea recta est originada en su esencia, por un moimiento ibratorio de ondas de pequea longitud. El camino recorrido durante un perodo de ibracin se designa con el nombre de longitudde onda. La luz blanca est formada por una gama de radiaciones de distintos colores, cuyas longitudes de onda son diferentes. La descomposicin de la luz blanca por medio de un prisma, prooca un espectro que a desde el ro!o al ioleta, pasando sucesiamente por el naran!a, amarillo, erde, azul e ndigo, cuyas longitudes de onda son decrecientes desde apro"imadamente #,$ m para el ro!o, a #,% m para el ioleta.Estas radiaciones luminosas son estables para condiciones particulares de temperatura, presin y &umedad, del aire ambiente. Esa condicin &a determinado su utilizacin para realizar mediciones de la m"ima precisin.'eamos que es una interferencia luminosa, (igura 377. La luz es emitida por electrones, cuyas ibraciones se propagan constituyen de lo que se denomina un tren de ondas.Supongamosdosmoimientosibratoriosdelamismaprocedencia, cuyasondas, deigual longitud , se propagan seg)n un camino com)n. Si entre las dos ondas, las fases coinciden en su encuentro, siendo las amplitudes de las oscilaciones a* y a+ respectiamente, la superposicin de las mismas dar origen a una tercera onda, de amplitud igual a la suma algebraica de las dos amplitudes indiiduales. Es decir, a = a1 + a2.Se dice en tal caso, que &ay concordancia de fase, siendo las ondas consideradas luminosas, se producir un incremento de luz, de acuerdo a la e"presin enunciada. Si a* - a+, la luminosidad ser doble..uando por el contrario, las dos ondas se encuentran en su camino e"istiendo entre ellas un desplazamiento o defasa!e, correspondiente a , las mismas entrarn a oscilar en oposicin de fase, conunaamplitudigual aa-a*/a+, amortigundoseenconsecuencia laluminosidad resultante, pudiendollegar alaoscuridadtotal, cuandoalaoposicindefaseseagregaigual amplitud de las dos ondas. Esta ultima situacin, es lo que se designa comointerferencia luminosa.Figura 377.0ara defasa!es cualesquiera y1o longitudes de onda distintas, se producirn infinitas alternatias.El fenmeno analizado se utiliza en 2etrologa para diersas comprobaciones y mediciones, algunas de las cuales ya &emos isto. 3s, en la determinacin de planitudes y de paralelismo de palpadores en instrumentos y mquinas de medicin, se &izo mencin de los cristales de interferenca.En los estados de superficie, se io que ciertos instrumentos, como el Rugmetro de 2irau, determinaban la magnitud de la rugosidad, por interferometra.'eremos, adems, que mediante los interfermetros, se pueden realizar mediciones directas de lamayor precisin4apro"imadamente#,#+mytericamentepodrallegarseal milimicrn5 y mediciones por comparacin ms o menos rpidas, con precisin de apro"imadamente #,* mm, aunque para este caso son preferibles los instrumentos electrnicos o neumticos por su mayor rapidez.Este tipo de medicionesest dentro del campo de la 2etrologa .ientfica.Interferencias con el cristal plano paralelo. 6e acuerdo con lo e"puesto ms arriba, para obtener con un procedimiento simple el fenmeno de interferencia luminosa, bastar desdoblar un tren de ondas luminosas y reagruparlas luego. Si la diferencia de caminos recorridos &ace que, al reagruparse, est7n en concordancia de fase, se obtendr una imagen iluminada, si estn en oposicin de fase, la imagen ser oscura.0arauname!orcomprensin, supongamosque, proenientesdelamismafuenteluminosa, incide sobre la superficie de uncristal plano paralelo que forma unpequeonguloconla superficie 2 / 2, un &az de luz, que se propaga seg)n se e en la (igura 378. La superficie 22 es la inferior del cristal plano utilizable, que debe ser de caras planas y paralelas. Se trata de esa cara puesto que el fenmeno que estudiaremos solo es isible para distancias muy cortas 4del orden de los m5, que es la que debe e"istir entre dic&a cara inferior y la superficie que se estudia. 0arte de los rayos se refle!a en el cristal y parte sigue su trayectoria,en la cua de aire formada 4entre cristal ylasuperficiedel ob!eto5, serefle!aenlasuperficiedel ob!etoyseencuentranluegoconlas anteriores.En algunas zonas del cristal, ese encuentro se produce en concordancia de fase, y en otras, en oposicin de fase. Ello ocurrir, en 3 y . para las primeras y en 8 para las segundas, definiendo por obseracin directa, zonas claras 43 y .5 y zonas oscuras 485. 9na u otra situacin, se producir de acuerdo a la distancia que separa cada punto del cristal del ob!eto analizado.Figura 378.0ara la zona 3, tenemos,+=Ahpor lo tanto la diferencia de camino ser 4concordancia de fase luz5 y para 8: =%;Bhdar un recorrido en ms de 1,5 4oposicin de fase oscuridad5.El fenmeno se repetir en todo el cristal, dando 5 = , &abr oposicin de fase y oscuridad..omo la incidencia se &ace siempre casi normalmente a C 4cristal de interferencia5, ser,h eba = +Si & - 1%, tendremoseba - 1+ y &abr sombra en a..onsideremos a&ora, deba!odelasuperficieCdel cristal, unaseriedeplanos brillantes paralelos 2* y 2+, distanciados entre s, por 1%, (igura 380.Figura 380.?endremos: Sombra en a para los planos: 2* pues &* - 1% y por lo tanto eba - 1+. 2; pues &; - @ = y por lo tanto eba - *,A = . 2A pues &A - A1% = y por lo tanto eba - +,A = .Luz intensa en a, para los planos: 2+ pues &+ - 1+ y por lo tanto eba - . 2% pues &% - y por lo tanto eba - + = . 2B pues &B - *,A = y por lo tanto eba - ; = .0or consiguiente, si se coloca un plano brillante que con su inclinacin con respecto al cristal, corte la superficies de niel equiespaciadas, 2*, 2+, ... al obserar por encima del cristal la zona m /nyp, aparecernbandasdesombrayenlaszonasintermedias bandasdeluz. Si el plano inclinadoes deplanitudperfecta, dic&as bandas sernequidistantes, paralelas yrectilneas. 3umentandolainclinacinde, lasbandasobseradas, seacercarnentres, conserandosu disposicin. 6isminuyendodic&ainclinacin, lasbandasseale!arn, &astaproducirseunasola banda de luz o de sombra, cuando cristal y superficie pulimentada sean perfectamente paralelos. Lo e"puesto, indicaqueel desniel correspondienteados bandas obscuras, correspondeamedia longitud de onda de la luz utilizada. 0ara luz blanca, se puede tornar - #,B m 4bandas de color marrn5, correspondiendo por lo tanto, la distancia de bandas a un desniel de #,; m.Si bien el cristal puede tener fallas de planitud, ellas no se tienen en cuenta, pues en general son inferiores a #,* mynormalmentea #,#A m.0or lo tanto,las irregularidades o diferencias de niel, son atribuibles e"clusiamente al plano que se erifica. Si el plano degenera en una superficie cura, las fran!as no guardan equidistancia y determinan con su forma irregular, las caractersticas de los defectos de la superficie que se erifica, con respecto al plano ideal. Es muy preferible, a los fines de obtener una definicin ms concreta de las bandas y con un mayor contraste entre las claras y oscuras, utilizar luz mono cromtica.Las longitudes de onda son muy ariadas, e"presndose en general en 3mstrong. Recordemos que: * - #,###* m o #,* milimicrn 4mm5. 3si tenemos, por e!emplo, que para los gases de cadmio, criptonio, &elio, etc., los alores de ellas, e"presadas en micrones, son:Colores del espectro el!o Cr!pto"!o Cad#!oRo!o #,BB$C* #,B%AB;+ #,B%;CA#3marillo #,AC$AB #,AC$#D%'erde #,A#*A$# #,A#CAC%3zul #,%$*;*B #,%$DDD;'ioleta #,%%$*A# #,%A#+;$ #,%BCLos norteamericanos, y los ingleses, recomiendan el istopo *AC de mercurio, o el cadmio. Los alemanes y franceses, parecen proferir, el Eriptn CB o C%.La luz utilizada, se obtiene con un tubo especial, lleno de gas de &elio por e!emplo, parecido a losusadosenlos letreros luminosos,alimentado con un transformador conectado a la red..ada radiacin de distinto color 4distinta longitud de onda5 o sea, luz monocromtica, se obtiene mediante un prisma, que descompone la luz formando un espectro.El m7tododeinterferenciarequiere, comoyasedi!o, superficiesmuypulimentadas, cuyos errores de planitud, sean inferiores a los + m, aprecindose las fracciones de raya, &asta,# #; , # a #+ , #+* , # 0ara facilitar las mediciones, las fran!as deben estar separadas de ; a B mm y se debo disponer, como mnimo, de ; fran!as.Interpretacin de la medicin:Supongamos, que mediante un cristal de interferencia formamos unacuadeaire, apoyndolosobreunaaristadeunaplacacalibradorayqueremosalorar el desniel en el otro e"tremo, sobre el cual aparece la ultima bandada interferencia.6eacuerdoconloe"plicado, laprimerbandaoscuradebera producirse para unadistancia entre el cristal y el plano, de 1% o camino recorrido en ms, 1+. 0ero como consecuencia de que al refle!arse una onda sobre un medio ms denso 4de aire a placa5, se produce un retraso de la onda refle!ada de 1+ la primer banda oscura, se producir en la realidad, cuando esa distancia es de 1+. En tal caso, el camino recorrido en ms igual a , al que &ay que restar el retraso mencionado 1+ produce en consecuencia un defasa!e real de 1+, necesario para crear una oposicin de fase y por lo tanto una banda oscura.En consecuencia, el n)mero de bandas oscuras " multiplicado por el alor de la semilongitud de onda 1+, nos dar el desniel total en el e"tremo de la placa, como consecuencia de la cua de aire formada con el cristal. Si, por e!emplo, aparecen cinco bandas, se tendr:# # h A , * ; , # A = =Si la )ltima fran!a cayera dentro de la placa, el e"cedente se puede apreciar para completar la fraccin a sumar al alor e"presado. Las figuras 381, 3 / 8 / . / 6 / E / ( / F / G, corresponden aunaseriedeobseraciones efectuadas sobreplacas calibradoras, quepermitenconfacilidad formarse una idea del tipo de deficiencia que adolece cada una de ellas y de la magnitud del error.3s, por e!emplo:La Alos e"tremos, apro"imndose a la lnea de apoyo, indican cone"idad uniforme longitudinal, de magnitud H = #,; m - #,#C m.LaB,endondelose"tremosseale!andelapoyo, indicaconcaidaduniformelongitudinal, por cuanto las bandas son paralelas.LaCyla$, cone"idadyconcaidadrespectiamente, ensentidotransersal, delamisma magnitud que las anteriores 4apro"imadamente #,#C m5.Las figuras % & ' , son cuatro e!emplos de erificacin de los bloques de la derec&a, con un bloque patrono el izquierdo.En la %, la correspondencia de bandas 4agregado a equidistancia y paralelismo5, indican planitud perfecta igual a la del bloque patrn.Enla&, lacada delas bandas deI9J&acialaizquierda, indicaunainclinacindel plano erificado, cuya magnitud es de #,A = 41+5 - #,A m.Enla', seeidenciaunamayor inclinacindelaplacaerificada, quedemuestraunacada uniforme y plana, &acia la lnea de contacto del cristal.En la %, &ay suma de errores, es decir, una cada &acia la lnea de apoyo y otra lateral. La cada longitudinal, es de +,+A fran!as, o sea, +,+A = #,; m - #,$ m y en sentido lateral #,$A " #,; m - #,+A m.Figura 381.En la (igura 382, se en las bandas que se originan en placas, que adolecen de irregularidades de distinto tipo y de una esfera perfecta.Figura 382.Aplicaci !" #"!ici$"% c$ cri%&al !" i&"r'"r"cia ( a(u!a !" placa% cali)ra!$ra%.Control de un calibre cilndrico: 6isponemos sobre un apoyo perfectamente plano 4un mrmol de precisin5, unaplacadelamedidadel dimetronominal del calibreaerificar. Esteserde dimetro mayor $ o menor d, que la altura h de la placa, crendose en consecuencia, al apoyar el cristal, como se indica on la (igura 383, una cua de aire, que originando bandas de interferencia, permitir fi!ar la magnitud de la diferencia entre h y $ o d. 0ara ello se deber fi!ar la distancia ( entre placa y centro del calibre, cosa que se logra interponiendo una placa. .oniene para facilitar lamedicin, que(seaigual al largodelaplacapatrn, sobrelaqueaparecenlasbandasde interferencia. El n)mero de bandas obserado, indica que el desniel B, que emos, relacionando tringulos, es igual a la mitad de la diferencia entre $ y h. .omo se en % bandas oscuras,# h $# # B % , ++ , * ; , # %+ == =?ambi7n se &abran formado % bandas, si el calibre tuiera el dimetro d, menor que h y siendo %C = B. 0ero en este caso, la diferencia es negatia y de solo *,+ m..omo las diferencias controladas son muy pequeas y pueden inducir a error, el no saber si el punto de apoyo esAo B, para definir dic&a arista de apoyo se procede as, se muee el calibre cilndrico &acia la placa y si las bandas de interferencia se desplazan en el mismo sentido que aquel, el calibre controlado es de dimetro mayor que h y si lo &acen en sentido contrario y menor que h.Figura 383.