Óptica ondulatoria la experiencia de young.

Práctica 2.

Óptica ondulatoria: la experiencia de Young.

Indice:

1. Objetivo: pag 1.
2. Introducción: pag 1.
3. Fundamentos teóricos: pag 2.
4. Material empleado: pag 3.
5. Metodología aplicada: pag 4.
6. Medidas: pag 4.
7. Cálculos: pag 6.
8. Conclusiones: pag 7.
9. Valoración personal: pag 7.

1. Objetivo

El objetivo de la práctica esrealizar una recreación de la experiencia de Young en el laboratorio y determinar la distancia entre las rendijas sobre la que pasa una luz láser que se proyecta en una pantalla.
2. Introducción.

En 1801, el científico inglés Thomas Young (1773 – 1829) realizó un importante experimento que permitió obtener evidencias de la naturaleza ondulatoria de la luz, e incluso pudo medir longitudes de ondapara luz visible.
En su experimento, Young empleó como fuente la luz solar que atravesaba una rendija muy estrecha en una persiana. Este haz de luz incidía sobre una pantalla opaca en la que había dos rendijas muy estrechas y cercanas entre sí. Veamos cómo se produce el patrón de interferencia sobre la pantalla:



Si la luz no tuviera carácterondulatorio, sino corpuscular, en la pantalla se obtendrían dos franjas paralelas.
3. Fundamento teórico.

Las ondas transmitidas al medio por dos focos que emiten ondas armónicas coherentes pueden desfasarse en el camino y producir interferencia. Si la diferencia de caminos es igual a un número entero de longitudes de onda, la interferencia es constructiva (de reforzamiento).Si la diferencia decaminos, entre los focos emisores y el punto, es un número impar de longitudes de onda, la onda resultante será nula.
En la figura siguiente vemos las ranuras (S) y la primera interferencia constructiva (P):



Si nos fijamos en la figura vemos las siguientes relaciones:
-Los dos ángulos θ son iguales por tener lados perpendiculares.
-Ladiferencia de caminos es igual a una longitud de onda para la interferencia constructiva primera (en P).

Para la primera interferencia n=1.

Con el otro ángulo podemos establecer:

Y sabiendo que para ángulos pequeños el seno y la tangente son iguales:

Esta es la relación hallada por Young que nos permite hallar la longitud de onda de unaradiación midiendo las siguientes distancias: entre las ranuras (d), de la pantalla a las ranuras (D), y del centro a la primera interferencia (y).
En nuestro caso llamaremos a la distancia entre ranuras (a) y la distancia a la primera interferencia (B) o distancia entre máximos consecutivos (que se puede demostrar que es la mima).
Pero como nosotros lo que queremos hallar es la distanciaentre ranuras:
aBD=λ⇒a=λDB
4. Material

El material empleado para la realización de esta práctica ha sido:
- Emisor de luz láser roja altamente colimada (λ=632.8 nm).
- Placa con rendijas.
- Base reglada.
- Lentes.
- Flexómetro.
- Regla milimétrica.
- Pantalla blanca.
5. Metodología

La metodología es repetir la experiencia de Young con el láser de luz roja. Por lo tanto, dirigimos laluz del láser hacia la placa con las rendijas, pasando previamente por las lentes, y en la pantalla se observa el patrón de interferencia y refracción. Ayudándonos de un papel dibujamos el patrón para poder medir cómodamente la distancia B. Con el flexómetro medimos la distancia entre la placa con las rendijas y la pantalla.
6. Medidas.

En la siguiente tabla se muestran los valores de lasmedidas de D y B tomadas en el laboratorio.
Nº | D(mm) |
| B(mm) |
12X
X
3 | 450449,5450 | 2,52,52,55 |
|
| 449,833333 | 2,5166667 |


Análisis de los datos.

Nº | D(mm) |
| Xi-X(mm)
Xi-X(mm)
|
12X
X
3 | 450449,5450 | 0,16666667-0,333333330,16666667 |
|
| 449,833333 | error max. | 0,16666667 |


Cuantas más medidas más precisión se consigue, pero...