Medindo Comprimento – o metro

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De todas as grandezas físicas, o comprimento é a que nos é a mais familiar, a mais intuitiva, e também a mais fácil de lidar. A unidade SI para medir comprimento é, como todo mundo sabe, o metro. Se compararmos a definição do metro com as definições das demais unidades de base do SI, veremos que ela é a mais amigável.

O metro é definido como o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. (Unidade de Base ratificada pela 17ª CGPM – 1983).

Simples, não é? Bem, nem tanto. Em primeiro lugar, deve-se notar que o metro passa a ser definido em função do tempo, cuja unidade, o segundo, estava definida desde 1967.

Por época da definição do metro (1983) a velocidade da luz no vácuo também já havia sido definida e estabelecida como sendo a constante c, cujo valor exato é c = 299 792 458 m s-¹ (metros por segundo).  A partir daí, bastou inverter essa relação. A expressão c = 299 792 458 m s-¹ passa a ser 1 m = (c/299 792 458) s. Assim, o metro pode ser expresso em função das constantes ∆νCs (que define o segundo) e c (velocidade da luz no vácuo).

Hoje, para realizar o metro em laboratório, são utilizados modernos lasers, relógios atômicos e interferômetros.

esquema para determinação de comprimento

O laser produz radiação eletromagnética (luz) monocromática (comprimento de onda bem definido), coerente (fótons do feixe de luz em fase) e colimada (feixe de ondas praticamente paralelas). Os lasers modernos são capazes de emitir luz em comprimentos de onda conhecidos com uma incerteza relativa próxima da do oscilador de césio, que é usado para realizar a unidade de tempo (segundo). O uso do laser permite a medição de comprimento ( l ), por interferometria, em função de um número b de comprimentos de onda ( λ ), como na equação: l = λ × b. Ou seja, o comprimento que se quer determinar é igual ao número de ondas cujo comprimento é conhecido.

O interferômetro é composto por espelhos e sensores, e baseia-se na interferência de dois feixes de luz provenientes da mesma fonte, no caso, o laser. Ao atravessar um divisor, o feixe é separado em dois, e cada um percorre um caminho diferente. Após a sua reflexão em espelhos colocados estrategicamente, os feixes são recombinados no divisor, gerando um padrão de interferência composto por franjas regularmente espaçadas. Contando o número de franjas é possível determinar a distância percorrida pelo espelho móvel. O valor de referência é dado pelo comprimento de onda (ou frequência) do feixe de luz do laser.

 

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4 Respostas to “Medindo Comprimento – o metro”

  1. edson de moura Says:

    Virei leitor assíduo deste Almanaque muito bem elaborado.

  2. Ana Maria Jacobitti Says:

    Gostei.

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