Tecnologia em Medição por coordenadas

Documentos relacionados
Tópicos que serão explorados na aula

Tópicos que serão explorados na aula

Prof. Dr. Lucas Barboza Sarno da Silva

Cap. 35 -Interferência A luz como onda;

Aula 6 Interferência. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel

Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Física Departamento de Física. FIS01184 Física IV-C Área 1 Lista 1

Física IV para Química

Unidades. definidos nos Institutos de Metrologia para cada unidade. experimentais mantêm-se nos institutos, estando disponíveis como referência

Aula 6 Interferência. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel

Unidades de Medidas e as Unidades do Sistema Internacional

Lista de Problemas. Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Física Departamento de Física FIS01044 UNIDADE III Interferência

Para cada grandeza física existe uma unidade que é utilizada para medir essa grandeza.

METROLOGIA E ENSAIOS

EXERCÍCIO 3 - INTERFERÊNCIA

Física IV Ondas Eletromagnéticas parte 2

Física VIII. Aula 4 Sandro Fonseca de Souza

Roteiro didático de aplicação do interferômetro de Michelson-Morley para medida do índice de refração do ar

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de Lorena EEL

Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos Laboratório Avançado de Física INTERFERÔMETRO DE MICHELSON

Interferência de ondas: está relacionada com a diferença de fase entre as ondas. A diferença de fase entre duas ondas pode mudar!!!!

Ondas Interferência

Métodos Experimentais em Termociências I.B De Paula

Capítulo 35. Interferência

defi departamento de física

Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física Disciplina: Física IV-A Data: 03/07/2019. (c) I 1 = I 2.

c= m/s Aula 9 Ótica Por Leonardo Alfonso Schmitt.

1-A figura 1 a seguir mostra um feixe de luz incidindo sobre uma parede de vidro que separa o ar da água.

Laboratório de Estrutura da Matéria II

Leis da Refração. Meio 1 - n 1. Meio 2 - n 2

Física VIII Ondas eletromagnéticas e Física Moderna

F. Saraiva DMET

Física IV Poli Engenharia Elétrica: 5ª Aula (19/08/2014) Interferência em Filmes Finos (Películas Delgadas)

CF082 - Óptica Moderna. Interferência - revisão e aplicações

Prática 7: Interferência I: Anéis de Newton

8.2. Na extremidade de uma corda suficientemente longa é imposta uma perturbação com frequência f = 5 Hz que provoca uma onda de amplitude

Lâminas de Faces Paralelas. sen(i

Física. Física Moderna

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS:3 CAPÍTULO 33 HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO. Revisão: Campos se criam mutuamente. Prof. André L. C.

EN2708 FOTÔNICA. Interferência. Experimento de Young. Interferômetro de Michelson. Filmes Anti-Refletivos.

Roteiro didático de aplicação do interferômetro de Michelson-Morley para medida do comprimento de onda do LASER

The Big Bang Theory - Inglês. The Big Bang Theory - Português Ressonância PROF. DOUGLAS KRÜGER

SISTEMA DE UNIDADES A ESTRUTURA DO SISTEMA INTERNACIONAL

Óptica Física Interferência e difracção

Interferência e Experiência de Young

Simulado AFA 2015/2016 Prof. Douglas Almeida

EO-Sumário 18. Raquel Crespo Departamento Física, IST-Tagus Park

Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Física Física IV 2019/1 Lista de Exercícios do Capítulo 3

Física 4. Guia de Estudos P1

228 Interferômetro de Michelson

Fenómenos ondulatórios

LISTA DE EXERCÍCIOS 4UL 3S14 3S15

Óptica Ondulatória. 1. Introdução Ondas Electromagnéticas

1678: teoria ondulatória para a luz (anterior e menos completa que o eletromagnetismo de Maxwell)

INTERFERÔMETRO DE MICHELSON

Medição da Velocidade da Luz

Leis Físicas da Natureza Medições

Secção A Assinale a resposta certa.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO

Aula 5 Interferência. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel

Cap. 22 Óptica Ondulatória

Física VIII Ondas eletromagnéticas e Física Moderna

Raios de luz: se propagam apenas em uma. direção e em um sentido

Óptica Geométrica Séries de Exercícios 2018/2019

Interferência de duas fendas

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS REFLEXÃO, REFRAÇÃO, DIFRAÇÃO, INTERFERÊNCIA E RESSONÂNCIA

LUZ. A luz é uma forma de energia, que tem origem nos corpos luminosos e que se propaga em todas as direções.

Ótica geométrica. Num sistema ótico arbitrário, um raio de luz percorre a mesma trajetória quando o seu sentido de propagação é invertido

1) Descreva e explique detalhadamente um sistema de filtragem espacial do tipo 4f.

Duração do exame: 2:30h Leia o enunciado com atenção. Justifique todas as respostas. Identifique e numere todas as folhas da prova.

Introdução ao Fabry-Pérot

Aula do cap. 17 Ondas

Física. Óptica. Professor Alexei Muller.

Aulas 1 a 3. Introdução à Ótica Geométrica

Interferência de ondas de luz

EXERCÍCIOS PARA A LISTA 8 CAPÍTULO 22 ÓPTICA ONDULATÓRIA

Física IV Escola Politécnica GABARITO DA P1 30 de agosto de 2018

TRABALHO Nº 1 DETERMINAÇÃO DO COMPRIMENTO DE ONDA DE UMA RADIAÇÃO DUPLA FENDA DE YOUNG

Óptica Ondulatória. 1. Introdução Ondas Electromagnéticas

INTERFERÊNCIA ÓPTICA

DPS1030 METROLOGIA E ENSAIOS

Exercícios 2 fase aula 2

21/08/15. Introdução as Medidas. Medidas no dia a dia. Medidas no dia a dia. Importância de Medir. Como Surgiu os padrões de medidas?

Aulas 9 Espectroscopia

Espectro da radiação electromagnética

A Estrutura Metrológica Nacional e Internacional. O Sistema Internacional de Unidades (SI) Definições e Terminologia

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA PARAÍBA Campus Princesa Isabel. Refração da Luz. Disciplina: Física II Professor: Carlos Alberto

Engenharia de Medida. Trabalho Final: Desenho e Caracterização de um Interferómetro de Michelson como sensor de medida de deslocamento

n 1 x sen = n 2 x sen

Ficha Informativa n.º 5 Propriedades e Aplicações da Luz. Nome: Data: _/_ /20 INTRODUÇÃO TEÓRICA

Óptica Ondulatória. 1. Introdução Ondas Electromagnéticas

Sistema de unidades. Curso Técnico Mecânico Modulo I. Prof. Eduardo M. Suzuki

ARMANDO CRUZ CINEMÁTICA DINÂMICA. Energia cinética. Energia potencial gravitacional. Energia potencial elástica. Energia mecânica

Física IV P1-1 de setembro de 2016

Ondas Eletromagnéticas

5 Cavidades Fabry-Pérot no Interior de Fibras Ópticas

Universidade Federal do Paraná Departamento de Física Laboratório de Física Moderna

Física VIII Ondas eletromagnéticas e Física Moderna

Aula 5 Interferência. Física 4 Ref. Halliday Volume4. Profa. Keli F. Seidel

Transcrição:

Tecnologia em Medição por coordenadas Prof. Alessandro Marques Interferômetria: - Princípios Básicos - Aplicações Metrológicas UFPR - 2013

Unidades de Medidas Quantidade : Unidade: Símbolo: Definição: 13 a CGPM/1967 Tempo Segundo (s) O segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos de radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do átomo de Cesium 133 Quantidade : Unidade: Símbolo: Definição: 17 a CGPM/1983 Comprimento Metro (m) O metro é o comprimento do caminho percorrido pela luz no vácuo durante o intervalo de tempo igual a segundos. 1 299.792.458 de Quantidade : Unidade: Símbolo: Definição: 3 a CGPM/1901 Massa Kilograma (Kg) O kilograma é a unidade de massa: é igual à massa do protótipo do "kilograma" internacional. Feito de Platinun-Iridiun e mantido na França em "Sevres". Quantidade : Unidade: Símbolo: Definição: 9 a CGPM/1948 Corrente elétrica Ampère (A) O Ampère é a corrente constante a qual, se mantida em dois condutores retilíneos, paralelos, de comprimento infinito, de seção transversal desprezível e separados 1 metro no vácuo, produziria uma força entre 2 condutores de 2.10-7 N por metro de comprimento.

Padrão de Comprimento Barra de 1 metro comprimentos de onda Kr 86 O feixe de luz se tornou a escala e os comprimentos de onda as graduações ao longo desta. Proposta 1958 - NPL - UK 1.650.763,73 onde: Comprimento de onda da radiação LARANJA - VERMELHO do isótopo Kr 86 no vácuo.

Incertezas: TEMPO [s] 1 parte em 10 13 Aproximadamente 1s em 300.000 anos COMPRIMENTO [m] 3 partes em 10 11 Equivalente a se medir a circunferência da terra especificada até 1mm. MASSA [Kg] Até micrograma Aproximadamente a massa de tinta utilizada nesse ponto final. CORRENTE ELÉTRICA [A] Alguma partes em 10 6 Thompson-Lampard Ohm 5 partes em 10 6 Josephson effects in sup. cond. 3 partes em 10 6

A natureza da luz Dualidade da Luz Duas são as teorias que explicam a natureza da luz. NEWTON Emission Theory HUYGENS Wave Theory Para se explicar os fenômenos interferométricos deve ser adotada a luz como onda eletromagnética. Representação de uma onda de luz A T a x,t Onde : v velocidade v e T f 1 T

A composição da luz branca Cor Comprimento de onda (m) Violeta 0,396-0,423 Azul 0,423-0,490 Verde 0,490-0,575 Amarelo 0,575-0,600 Laranja 0,600-0,643 Vermelho 0,643-0,698 Normalmente tomado como 0,5 m Comprimento de onda reproduzíveis: Mercúrio 198 0,5461 m Kriptonio 86 0,6430 m Laser He-Ne 0,6328 m Feixes Monocromáticos A luz monocromática é considerada como a composição de um número infinito de ondas de mesmo comprimento, valor tal que determina a cor do feixe. A R T B G a B a G x,t a R frequência). Raios de diferentes intensidades formam o feixe monocromático (mesma

Raios defasados A a B a G x,t a R Para uma defasagem "" e amplitudes iguais "a" a R δ 2 a cos 2 Interferência: A máxima interferência destrutiva ou construtiva ocorre quando n. e n número inteiro 2 A formação de franjas A O O 3 2 (?) (escuro) O O 1 (claro) B Se BO2 - AO2 = (2n+1)(/2) 180 0 defasados (impar) BO3 - AO3 = 2n (/2) em fase (par)

Principais aplicações em Metrologia Medição de: planicidade paralelismo distâncias, etc. Utilização em: medições de grande precisão blocos-padrão calibração de máquinas Interferômetria aplicada a medição de planicidade Problema clássico de mecânica de precisão Fabricar superfícies plana Medir a planicidade. Plano óptico feito de vidro ou Quartzo (livre de tensões) Quando simplesmente deixado sobre a superfície a ser medida, este permanecerá inclinado de devido à formação de uma cunha de ar. Como existem muitos tipos de interferômetros, atenção especial será dada aos seguintes: - Interferômetro de FIZEAU para medição de planicidade; - Interferômetro do tipo FIZEAU para medição de blocospadrão; - TWYMAN e GREEN para testes ópticos; - Interferômetro com contagem de franjas; - Michelson; Kösters; Fabry-Perot; A LUZ deve ser Colimada, Coerente e Monocromática.

Interferômetro de Michelson Espelho total Fonte de luz monocromática Espelho parcial Espelho total móvel Lente colimadora Observador Pin-Hole Lente colimadora Espelho total Referência Fonte de luz Espelho de 50% Espelho total móvel Compensador Observador Interferômetro do tipo HP Espelho total LASER Espelho parcial de 50% Retrorefletor móvel

Espelho total LASER Retrorefletor móvel Monitor Saída Interferômetro com contagem de franjas. Princípio de Michelson - Benoît Retrorefletor fixo Fonte de luz Espelho de 50% Retrorefletor móvel Espelho total Retrorefletor móvel Monitor Saída

O Interferômetro de Twyman e Green Essencialmente uma modificação do interferômetro de Michelson. "Especial para testes de lentes e prismas" Espelho total Fonte de luz Espelho parcial Lente colimadora PRISMA Observador Espelho total Limites de acuracidade Dois são os fatores limitantes: Incerteza na definição das franjas Qualidade do plano óptico. Essas limitações se tornam importantes quanto maior é o caminho percorrido pela luz SOLUÇÕES: Varedura fotoelétrica (0,01 franja) Controle do plano óptico e entrada de dados para correção. Importante As franjas de interferência proporcionam a medida da variação do caminho óptico entre o plano óptico e a superfície em teste. Essa variação está diretamente relacionada à soma algébrica dos erros de planicidade da peça e da referência. Portanto, é fundamental a determinação da planicidade do plano de referência

S S f Plano Óptico d a b c e Peça Ignorando-se os efeitos de refração, o feixe S é parcialmente refletido em a. Na verdade, depois de repartido este é recombinado no observador. Entretanto os caminhos percorridos são diferentes, pela quantia abc. Se abc = (onde é o comprimento de onda da luz.) 2 Ter-se-á uma condição de máxima interferência destrutiva. (número impar de ) 2 - Caso a superfície seja plana, esta condição será repetida ao longo de toda a largura da peça, gerando portanto: A diferença de altura entre dois escuros consecutivos deve ser 2 espaçamento

- Exercício : Suponha que um plano óptico sobre uma determinada superfície apresente a seguinte figura : A C D B A' C' - determinado que o ponto ou a linha de contato com o plano AA O ponto C está a mesma distancia do plano óptico que o ponto B, mas está afastado de 2 do ponto D. Portanto o ponto C está abaixo de D. CONCLUSÃO: Superfície Convexa

O Interferômetro para Planicidade (projeto NPL) Fabricado pela : COVENTRY GAGE & TOOL CO LTD. HILGGER and WATTE LTD. Situação do espécimen Fonte de luz Lente Filtro Plano é paralelo Pin-Hole Plano é não paralelo Espelho (observador) Lente Colimadora Plano de referência Concavo ou convexo Bloco sob teste Base Plano é não paralelo

caso b - As franjas não são visíveis na base rotativa. Plano de referência A B B A Base rotativa f1 < f2 f1, f2 = quantidades de franjas observadas sobre o bloco

Superfície esférica: Plano Ótico H Superfície Convexa Uma vez que cada franja adjacente representa uma mudança de 2, a altura total pode ser escrita como : λ H n. 2