DIFRACCIÓN DE LA LUZ

OBJETIVOS

Utilizar una abertura variable para determinar la longitud de onda de un láser mediante el patrón de difracción.

Determinar el diámetro de un cabello humano mediante el patrón de difracción

MATERIALES

Rendija rectangular variable Láser Flexómetro Calibrador Cabello humano

MARCO TEÓRICO

DIFRACCIÓN: En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz visible y las ondas de radio.

FIGURA-1MAXIMO: Punto del desplazamiento de una onda en el cual presenta un pico, estos a su vez varían en amplitud según se alejan de la fuente de la señal. Estos máximos poseen una condición de la siguiente forma:-si se cumple que hay dos fuentes de ondas, y un punto p0 como el sel siguiente esquema (rojos):

Figura-2Para darse un punto máximo, se cuenta con la condición, X1-X2=nα, con n € Z+.MINIMO: como mínimo se considera un punto del desplazamiento de una señal en el que se presenta un nodo, valle o inflexión. Estos a su vez son los puntos antagónicos a los máximos, en estos se presenta un disminución significativa del desplazamiento lineal de la señal. Estos se pueden visualizar en la figura-2 de color gris. Los mínimos presentan la condición x1-x2=(2n-1)α/2, con n € Z+.

PROCEDIMIENTO De modo preliminar se realiza un reconocimiento parcial de3 los elementos implicados en la práctica. Esta práctica que se lleva cabo está orientada a reconocer las características de la difracción, esta se realizara en dos secciones.

A) INTERFERENCIA DE ONDAS

Para esta parte de la implementación hay que tener en cuenta la variabilidad que se da al trabajar con ondas en el agua, estas ondas necesitan precisamente del agua para poderse desplazar, y es esto lo que se entiende como ONDAS MECÀNICAS. Se debe implementar un montaje en el cual se visualice fácilmente las ondas generadas por perturbaciones en el agua, estas se deben capturar de la mejor manera posible, para obtener las características del desplazamiento de la señal generada.

Se debe fijar un punto P. medir la distancia dese la fuente-1 a dicho punto, esto será X1, luego se debe medir la distancia entre dicho punto y la fuente-2, esto será X2.

Realizada las mediciones descritas anteriormente, se utilizan dichos datos para despejar las siguientes formulas.

Fijando el punto P en un máximo: X1-X2=nα, con n € Z+. Fijando el punto P en un mínimo: x1-x2=(2n-1)α/2, con n € Z+.

MONTAJE:

MAXIMO N=0X1

X2

FIGURA-3

PANTALLA:

FIGURA-4

Sépase que para lograr un resultados esperados, las dos fuentes de ondas en la cubeta, F1 y F2, deben generar ondas “coherentes”, es decir coincidir en fase, amplitud, y frecuencia; estas deben ser isócronas para logra, en el mejor nivel posible una congruencia entre las mismas y analizar los resultados.

FIGURA-5

Como se observa en la figura-5, el punto se ubica en un máximo del desplazamiento de la onda generada.X1=2.5cmX2=0.8 cmλ :longitud de onda

λ =4mm1 cm10mm ? 2mmλ =0.4cm

Como el punto está dado en un máximo usamos la fórmula que corresponde:

X1-X2=nα, con n € Z+.

(2.5cm)-(0.8cm)=n(0.2cm)1.7cm=n(0.4)

Dado que se encuentra en el máximo número 4, la ecuación será:

1.7cm=(4*0.4)1.7=1.6

a

L áser

R en di ja v ar iable

P an tal l a

L

L ín ea de segun do orden

L ín ea de pr im er ordenF ran ja br i l lan te cen tral

L ín ea de pr im er orden

L ín ea de segun do orden

Y

B) DETERMINACION DE LA LONGITUD DE ONDA DEL LASER

Realice el montaje de la Figura-6

θ

FIGURA-6

B.1) FUNDAMENTO TEORICO:

Sépase que la difracción de la luz está comprendida entre los fenómenos ondulatorios de las ondas electromagnéticas, estas ondas que son las que no necesitan de un medio de propagación para desplazasen. λ :longitud de onda a :tamaño de la rendijay:(longitud del máximo principal )/2l: distancia del laser a la pantallaλ luz=10exp(-7) m

Mínimo: senθ=λ /atanθ=λ /ay/L=λ /a

λ =y.a/L

2y=(13.5)cmY=(13.5)cm/2Y=6.75cm

Pasando dicha distancia a metros.

1m 100cm ?-->6.75cm

Y=0.0675m

A=0.1mmL=10m

1m1000mm ?-->0.1mmA=0.0001m

λ =((0.0675m)(0.0001m))/(10m)=0.00000675m

Lo que se acerca significativamente al valor, valor ideal de la longitud de onda de la luz. VISUALIZACION DE LA DIFRACCION:

C. DETERMINACIÓN DEL DIAMETRO DE UN CABELLO HUMANO.

Reemplace la rendija variable como difractor por un cabello humano y obtenga el patrón de difracción. Conociendo λ , Halle d midiendo L y Y.

Para esta parte terminal de la implementación, se utiliza la siguiente expresión algebraica:

a=(λ .L)/y

Las mediciones se realizan con dos cabellos distintos.

a)2y=10.5cmY=5.25 cmDespejando y en metros.

1mt 100cm ?-->5,25cm

Y=0.0525mL=10 m

λ =6328*10exp(-10)

a=(6328*10exp(-10)m)*(10m)/(0.0525m)=0.001205 m

b)2y=18cmY=9 cmDespejando y en metros.

1mt 100cm ?-->9cm

Y=0.09mL=10 m

λ =6328*10exp(-10)

a=(6328*10exp(-10)m)*(10m)/(0.09m)=0.001339 m

CONCLUSIONES

-la difracción actúa en inversa proporcionalidad con el diámetro del difractor.-mediante la relación del difractor de luz y las repercusiones en las ondas de luz, y con algunos datos como distancia del láser a la pantalla, se pudo determinar la longitud de dicho infractor.

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOSF.C.B.I.

INGENIERIA ELECTRONICAFISICA III

INTERFERENCIA Y DIFRACCION DE ONDAS

FRANKLIN JANCOVICK VARON HUERTASJAIME NICOLAS RODRIGUEZ

MIGUEL ANGEL DAZAJESUS VILLAMIL ROMERO

VILLAVICENCIO-META2014