Difracción De La Luz

Universidad de Concepción
Departamento de física
Facultad de ciencias físicas y matemáticas

1.- Título:

“Difracción de la Luz”

2.- Objetivos:

- Conocer y caracterizar una red de difracción por transmisión.
- Determinar la longitud de onda λ del haz de luz monocromática.

3.- Teoría:

La luz es radiación electromagnética que en su estado natural está compuesta devarias radiaciones (espectro). Cuando esta radiación incide sobre un obstáculo presenta el fenómeno llamado de difracción, el cual consiste en la deformación del frente de onda al interactuar este con un obstáculo de dimensiones pequeñas. Como resultado, el haz lineal incidente sobre aquel obstáculo ya no se dirige en una sola dirección al pasar por él, sino que se difracta, es decir, se desvía endiferentes direcciones según la longitud de onda de la luz y el tamaño del obstáculo. Más aún, para un haz monocromático (con una única longitud de onda), también se observa el fenómeno al incidir por obstáculos pequeños.

Al observar la composición de una red de difracción se encuentra constatar que está formada por un soporte transparente y sobre esa base se han trazado, pintado o impresomuchas líneas opacas al paso de la luz. Cuando la luz incide sobre la red se difracta, es decir, pasa a través de los huecos rectangulares que existen entre las franjas opacas. Entre franja y franja existe una distancia constante, que se puede medir y se simboliza por “a”.

Al pasar la luz por una de las ranuras, el frente de onda (FO) se deforma de tal manera que el nuevo FO es una superficiecilíndrica. Las ondas que emergen de cada ranura avanzan ocupando todo el espacio que define un nuevo frente de onda. En este espacio se encontrarán los N FO (procedentes de las N ranuras) e interferirán entre sí. La interferencia producirá una zona (franja) de máximo brillo si las ondas están totalmente en fase; la luminosidad será tenue o menor si las fases de las ondas coinciden soloparcialmente, o bien, se tendrá una zona oscura si las fases son totalmente opuestas (figura 1). La condición de máxima intensidad se obtiene para cuando se cumple la relación

a sin θ = m λ (ecuación 1)

donde a es el espacio entre las ranuras, θ corresponde al ángulo para el cual se produce la interferenciamáxima, m es el orden de difracción contado desde la dirección del haz incidente y λ es la longitud de onda asociada a la radiación incidente (color).

[pic] (figura 1)

4.- Montaje y Método:

Materiales:

- Fuente luminosa de 6 V.
- Riel, banco óptico PASCO.
- Filtro de color (rojo).
- Red de difracción de 600 líneas por mm con soporte.
- Lente semicilíndricoconvergente
- Ranura formadora de haz.
- Regla de difracción con base.

Método:

Se llevarán a cabo mediciones de ángulos obtenidos por la difracción de un haz de luz al entrar en una red de difracción, y se determinará la longitud de onda λ de la luz monocromática incidente sobre la red, mediante la ecuación 1.
Debemos considerar que el ángulo de difracción θ para el colorutilizado (filtro de color rojo) se mide con la relación:
tan θ = x (ecuación 2)
L

Donde L es la distancia dada entre la regla de difracción y la red de difracción y x es la distancia entre el eje óptico y el primer orden de difracción (figura2).

[pic] (figura 2)

Montaje:

Se dispondrá del siguiente equipo de trabajo:

[pic] (figura 3)

De la fuente de luz se seleccionará un haz incidente que primero pasará por el lente y luego por un filtro que será de preferencia rojo para así obtener un haz de luz monocromática. Se intentará obtener un haz de luz más fino e intenso al pasar por la ranura...