Nota experimental 02
Interferômetro de Fabry Perot
por:  Antonio Carlos da Costa - Jorge Ivan Cisneros
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Importante !!! O objetivo desta nota experimental,  é  somente facilitar o procedimento
       experimental no laboratório. Para a preparação da atividade, relatório e seminário não
        deixe de consultar a bibliografia sugerida.
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1 – Procedimento experimental
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a – O Interferômetro
O interferômetro, seu funcionamento,  assim como as técnicas de alinhamento para observação dos anéis, estão muito bem descritas na Nota Experimental 2 disponível no laboratóro.
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b – Calibração do parafuso
Devido à necessidade de pequeno deslocamento das franjas e consequentemente do espelho, recorre-se à um sistema de redução mecânica por alavanca. Através da contagem das franjas no interferômetro, pode-se avaliar a relação de movimentos entre o parafuso com tambor graduado e o espelho propriamente dito .
Observando-se as fotos abaixo ( fig 01 , 02 e 03), denomina-se CICLO o deslocamento total do espelho até que nova condição idêntica à inicial seja atingida – Parte-se da situação em os anéis são muito finos e de espessuras iguais (oposição de fase), passando por uma situação em que começam a distinguir-se os dois ls (anéis de diferentes espessuras alternados ) – até a condição em que os anéis estão em concordância de fase ( anéis densos ) continuando o deslocamento passa-se pelas mesmas situações  (na ordem inversa) até atingir a condição inicial ( fig. 01 - anéis finos e de espessuras iguais).

Fig 01 - Anéis em oposição de fase - Condição crítica e ideal para o posicionamento

Fig 02 - Anéis em condição intermediária

Fig 03 - Anéis em concordãncia de fase

A determinação da calibração permite avaliar o deslocamento do espelho em relação ao parafuso micrométrico.
 
Empregando-se uma lâmpada de Na,  desloca-se o parafuso até atingir a condição de interferência construtiva anéis densos (Fig. 03 ).
Nesta condição, é possível deslocar-se o parafuso um bom trecho, sem que seja possível distinguir-se as duas franjas, correspondentes aos dois  ls.
Observando-se no tambor graduado a leitura inicial, percorre-se no mínimo  10 divisões do tambor móvel do parafuso micrométrico contando-se as franjas interferométricas. Anota-se a quantidade de franjas observadas neste intervalo (Note que a contagem deve ser feita na condição da fig. 03).
 
Comprimento de  onda médio do Na é de  589,29 nm
Como
h = Deslocamento do parafuso ( div.)
m = Número de franjas deslocadas
Relação de deslocamentos   = Dh / (m l/2) ( observar as unidades)
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c – Determinação experimental da separação das linhas do Na
Agora que avaliamos a relação de deslocamento  parafuso / espelho , podemos através da observação de "ciclos " periódicos de franjas , coletar os dados para o cálculo de Dl do Na.
Utilizando-se ainda a lâmpada de Na, posicionamos o espelho através do parafuso micrométrico até atingir a condição em que as franjas estão divididas  (fig 01 - menor  contraste), o que possue melhor definição  através da comparação da espessura dos dois anéis.
Pode-se assim percorrer vários "ciclos", observando-se a variação das franjas e o deslocamento "t" do espelho por ciclo (Não é preciso mais contar as franjas mas sim os "ciclos").
Caminhando-se vários ciclos, obtem-se o deslocamento médio por ciclo.
De acordo com o modelo matemático sugerido na pag. 12 da Nota  Exp. 2 determine o Dl
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d – Determinação experimental da separação das linhas do Hg.
Utilizando ainda a mesma configuração (parafuso/espelho) , porem com uma fonte de luz de Hg , podemos também avaliar o Dl  das linhas amarelas centralizadas em 578.015 nm.
Para isso usaremos a lâmpada de Hg protegida contra o UV , um filtro passa banda de largura 10 nm  centralizado em 580.0 nm, e uma placa difusora.
O procedimento é o mesmo do item anterior , porem a intensidade dos anéis observados é bem menor, por isso é interessante que estas medidas sejam feitas em ambiente com pouca luz.
Caminhando-se vários ciclos, obtem-se o deslocamento médio por ciclo.
 Comprimento de onda médio do dublet do Hg  é  de  578.015nm
Utilizando-se a mesma dedução anterior de acordo com o modelo matemático sugerido na pag. 12 da Nota  Exp. 2
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Compare os valores medidos  com a tabela de linhas espectrais e depois de calculado o erro, tente justifica-lo.
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2 – Sugestão das atividades
a) - Montar o interferômetro em um local estável evitando  dar pequenos choques no instrumento para não desalinha-lo.
b) – Com uma pequena cunha presa junto à fonte de luz, tente melhorar o paralelismo dos dois espelhos, obtendo assim uma ótima imagem dos anéis interferométricos. ( fig. 04 e 05)

Fig 04 - Espelhos desalinhados

Fig 05 - Espelhos alinhados (Paralelos) condição necessária para a visualização dos anéis

c) – Fazer a calibração do parafuso micrométrico do interferômetro – Determinar o deslocamento do espelho / divisão do parafuso. Colete várias medidas, mas tome o cuidado de tomar como referência o número de divisões do parafuso e não o número de anéis interferométricos. Faça uma reta e tente através de uma regressão determinar o melhor valor para este deslocamento.
 
d) – Com o deslocamento unitário (nm de deslocamento do espelho /divisão do parafuso) encontrado no ítem anterior, determine o Dl do Na, através da medida do deslocamento do parafuso por ciclo (Não contar os anéis). Faça uma reta e tente através de uma regressão determinar o melhor valor para este deslocamento.
Use o modelo matemático sugerido na pag. 12 da Nota  Exp. 2.
 
e) – Com o deslocamento unitário (nm de deslocamento do espelho /divisão do parafuso) encontrado no ítem c, determine o Dl do Hg, através da medida do deslocamento do parafuso por ciclo (Não contar os anéis). Faça uma reta e tente através de uma regressão determinar o melhor valor para este deslocamento.
Use o modelo matemático sugerido na pag. 12 da Nota  Exp. 2.
 
f) -  Compare os valores medidos  com a tabela  de linhas espectrais e depois de calculado o erro, tente justifica-lo.
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3 - Bibliografia
- J.I. Cisneros e A.C. da Costa . “ Estudo numérico e gráfico das características do interferômetro de Fabry – Perot . Análise Crítica dos resultados obtidos por diversos formalismos” . - Disponível no lab..
- M. Born and E. Wolf, “Principles of Optics”, Pergamon Press, Sixth Edition, N.Y.
- J.I. Cisneros, “Experimentos com o Interferômetro de Fabry-Perot”, Nota Experimental 02, IFGW, UNICAMP.
- I.A. Macleod, “Thin Film Optical Filters”, Elsevier, N.Y.
- J.B. Marion and M.A. Held, “Classical Electromagnetic Radiation”, Academic Press, Orlando.
- J.R. Reitz, F.J. Milford e R.W. Christy, “Fundamentos da Teoria Eletromagnética”, Editora Campus, R.J.
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Obs. O tubo de vidro que cobre a lâmpada, é um filtro para as linhas intensas de UV - Não remova !
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