MEDICIONES INTERFEROMTRICAS

Aplicaciones

Control de bloques patrn: longitud, paralelismo, planedad Comprobacin de patrones de presin Mediciones de alta precisin para pequeas deformaciones Control de planedad de superficies y palpadores Mediciones dimensionales de muy alta precisin Accesorios o Instrumentos de medicin: Cristal plano paralelo,

interfermetros, rugosmetro.

Basadas en el fenmeno de interferencia luminosaConociendo la longitud de onda de la luz () empleada, pueden medirse pequeas distancias

analizando las interferencias producidas

(= radiaciones de la luz blanca): 0,4 a 0,7 m

Tales radiaciones resultan apropiadas para mediciones dimensionales de muy alta precisin

LA LUZ

La luz es una radiacin que se propaga en forma de ondas Longitud de onda : camino de 1 perodo de vibracin La propagacin de ondas de igual procedencia (= ), segn un camino

comn, durante un cierto tiempo origina un tren de ondas La luz se propaga en lnea recta Luz blanca: compuesta por radiaciones de colores y . Espectro desde

el rojo ( 0,7 m) al violeta ( 0,4m) Radiaciones estables para condiciones particulares de t, p, y H ambiente

Interferencia Luminosa Un tren de ondas formado por 2 ondas de igual procedencia (= , de camino

comn) con amplitudes a1 y a2

Concordancia de fase: incremento de luz

a = a1 + a2 si a1= a2 la luminosidad ser el doble

Desfasaje /2 (Oposicin de fase): menor intensidad

a = a1 - a2

Para a1= a2 (oscuridad total) interferencia luminosa

Caso general: desfasajes cualesquiera, y infinitas alternativas

Desdoblado del Tren de ondas

Diferencia de caminos recorridos

Reagrupamiento

Obtencin de interferencias (uso del cristal plano-paralelo)

En fase Oposicin

Con las variaciones de h, vara el camino recorrido (2h)

Zonas A y C: hA= /2 y hC= camino recorrido y 2 , respectivamente: En fase

Zona B: hB= camino recorrido 1 : En oposicin

En fase: imagen luminosa

En oposicin: imagen oscura

M-M: cara inferior del cristal

Distancia MM a superficie observada del orden de los micrones (h): Cua de aire

Otro modo de anlisis1. 2 rayos incidentes: Q y P

En O, se percibir una concordancia o una oposicin de fase (dependiendo de h)

Si: eba = n . , habr concordancia de fase y aumento de luz.Si: eba = n . = (n ) , habr oposicin de fase y oscuridad.

Con incidencia normal a C: eba = 2h - Si h = / 4, eba = /2 y habr sombra en a.

2. Debajo de C hay una serie de planos brillante paralelos (M1, M2, .......) a una distancia /4

Sombra en a para los planos: M1 pues: h1 = /4, y eba = / 2 M3 pues: h3 = 3 /4, y eba = (1+ ) M5 pues: h5 = 5 /4, y eba = (2+ )

Luz intensa en a, para los planos: M2 pues: h2 = / 2 y eba = M4 pues : h4 = 2 / 2 y eba = 2 M6 pues : h6 = 3 / 2 y eba = 3

cristal

objeto

3. Debajo de C se coloca un plano brillante inclinado respecto a C, formando una cua de aireEl plano corta las superficies de nivel (M1, M2, ...) equiespaciadas entre s /4

Al observar por encima del cristal:

En las zonas m, n y p aparecern bandas de sombra, y en las zonas intermedias bandas de luz.

Si el plano inclinado en el ngulo es de planedad perfecta, las bandas sern equidistantes, paralelas y rectilneas.

Para mayor inclinacin , las bandas se acercarn entre s, conservando su disposicin

IMPORTANTE: El desnivel entre dos bandas oscuras, equivale a /2 de la luz utilizada.

Con luz blanca, = 0,6m (marron), la distancia entre bandas oscuras corresponde a un desnivel de 0,3 m

Requisitos del cristal y de la luz El cristal puede tener fallas de planedad, pero no se tienen en cuenta por ser generalmente menores a 0,1 m y normalmente a 0,05 m. Por lo tanto, las irregularidades o diferencias de nivel, son atribuibles exclusivamente al plano que se verifica. Si el plano degenera en una superficie curva, las franjas no guardan equidistancia y su forma irregular, revela los defectos de la superficie. Materiales: cuarzo fundido o vidrio ptico, de mxima transparencia y pulido especular. Se obtiene buena definicin de las bandas y mayor contraste entre las claras y las oscuras, con luz monocromtica.

Longitudes de onda (Ansgstrom:0,0001m)Colores de Espectro Helio Criptonio Cadmio

Rojo 0,66781 0,645632 0,643850

Amarillo 0,58756 0,587094

Verde 0,501570 0,508584

Azul 0,471316 0,479993

Violeta 0,1447150 0,450237 0,468Luz monocromtica: Un tubo lleno de un cierto gas (He, etc.) alimentado con una tensin, emite radiacin de una cierta longitud de onda

Requisitos para obtener bandas de interferencia

Superficies muy pulimentadas (error de planedad < 2 m) Las franjas deben estar separadas entre s por lo menos 3 mm y se debe disponer, como mnimo, de 3 franjas.

Excesiva cantidad de franjas, aparecern muy juntas dificultando su apreciacin.

Ejemplo: La diferencia de altura entre los bloques R y S h=0,01mm, generar 30 franjas en el ancho de 10mm (no distinguibles)

cristal

R S

Plano de apoyo

h

10 mm

Luz de helio =0,589 m

R: bloque de referencia

S: bloque bajo control

Interpretacin de la medicinEl cambio del medio de propagacin aire a placa produce retraso de

la 1ra. banda oscura se produce a /2 (no a /4) Desnivel h = n x 0,3m

n: N de bandas oscuras

A: convexidad de magnitud: x 0,3m = 0,08 m

B: concavidad de magnitud: x 0,3m = 0,08 m

C y D: idem A y B en direc. transversal

E y G: Sup. planas (bandas rectas). G: menor inclinacin

F: Inclinacin a la izq. De magnitud /2= 0,5 m

Irregularidad no unif.

Esfera

Aplicacin de mediciones con cristal de interferencia y ayuda de bloques patrn.

Ejemplo: Control de un calibre macho cilndrico

H: medida del bloque patrn

BH= desnivel (4 franjas 0,3 m c/u)

D y d: posibles dimensiones del calibre ( > o < h)

L LL

MrmolDd

E

CB

AF

GH

Cristal

h

d D

D > h BH = 4 x 0,3 = 1,2 m. y D = h + 2,4 m (suponiendo luz blanca).

d < h EC = BH. Pero la diferencia sera negativa y de slo 1,2 m.

d = h - 1,2 m

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