Difraccion E Interferencia

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Licenciatura en Ciencias Exactas

Difracción e Interferencia.

Integrantes: Ayron Barra
Karla LLorena
Harold Ojeda
Profesor: Nelson Aliaga
Fecha experimento:

Resumen

Este informe contiene dos experimentos que si bien están estrechamente relacionados, no se realizaron el mismo día ni con los mismos materiales, loque nos obliga a analizarlos por separado y luego explicar sus similitudes. La primera parte se subdivide en dos partes, la primera, encontrar la longitud de onda de una luz láser, mediante una diapositiva de rendijas simples usando lo que sabemos de difracción, con este método se obtuvo que la longitud de onda del láser λ=(6,898±0,001)×10-7[m]; la segunda parte de esta primera experiencia,consistió en determinar la distancia entre dos rendijas utilizando lo que sabemos de interferencia y usando esta vez una diapositiva con dos rendijas, esta distancia d=(2,483±0,001)×10-5[m]. El segundo experimento realizado, consistió en analizar los gráficos de intensidad versus posición de un láser monocromático a través de una rendija doble y luego de una rendija simple, para esto se utilizó unsensor de luz para medir la intensidad de los máximos en cada uno de los modelos; además se utilizó un sensor de movimiento giratorio para medir las posiciones de los máximos en cada modelo.

Introducción

Para estudiar la naturaleza ondulatoria de la luz, Tomas Young en 1801, realizó un experimento en el cual se lanzó luz desde una fuente simple, la cual incide en una rendija compuesta de dosagujeros separados por una cierta distancia. Si la luz estuviera compuesta exclusivamente por partículas, se esperaría observar dos rayos brillantes, uno por cada agujero; sin embargo, Young observó que este experimento producía varias series de líneas brillantes, la única explicación que encontró fue que este experimento representaba el fenómeno de la interferencia de las ondas. Con esto se pudoobservar claramente que la luz no sólo se comporta como partícula, sino que también claramente tiene comportamiento de onda. En este experimento se intentó reproducir lo que hizo Young, para ver estos mismos resultados y analizar entonces el comportamiento ondulatorio de la luz.

Marco Teórico

Para la primera fase del primer experimento, tenemos el siguiente diagrama descrito en la figura1:

Figura 1: diagrama experimental para una rendija, que muestra el patrón de difracción.

De la figura 1 obtenemos las siguientes aseveraciones:

Para el ángulo proyectado hacia el punto y1 obtenemos la siguiente ecuación:

a2 sinθ1=±λ2

a sinθ1= ±λ

Para el ángulo proyectado hacia el punto y2 obtenemos la siguiente ecuación:

a sinθ2= ±2λ

Iterando, para el ángulo proyectadohacia en punto ym obtenemos la siguiente ecuación, la cual es la relación lineal para obtener la longitud de onda del láser (λ):

a sinθm=m λ (1)

Donde a es el ancho de la ranura, λ longitud de onda del láser, θi ángulo formado por la horizontal y la línea proyectada hacia cada punto yi (0 ≤ i ≤ m), donde m = ±1, ±2, …, ±m.Para la segunda fase del primer experimento, tenemos el siguiente diagrama descrito en la figura 2:

Figura 2: diagrama experimental para dos rendijas.

De la figura 2 obtenemos las siguientes aseveraciones [1]:

d sinθ=m λ (2)
Ya que d≪L, entonces lo aproximamos al comportamiento de una rendija, como la fase anterior.
Por otrolado tenemos la siguiente ecuación:

ym=L tanθ (3)

Denotando que el ángulo (θ) es muy pequeño podemos hacer la siguiente aproximación:

tanθ≈ sinθ
De la ecuación (2) y de la ecuación (3) obtenemos la siguiente relación lineal:

ym= λ Ldm (4)

Procedimiento...