Practicas optica

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U.N.E.D.

Ciencias Químicas

PRÁCTICAS DE ELECTRICIDAD Y ÓPTICA

2º curso CC.QQ.
Curso 2009 – 2010
DENIS PAREDES ROIBAS
RICARDO PÉREZ SANZ

DIFRACCIÓN DE LA LUZ
23 de Febrero de 2010

INTRODUCCIÓN: OBJETIVOS

El problema de determinar el tamaño de partículas pequeñas es un asunto resuelto desde hace años por la ciencia de forma más o menos efectiva. Con los descubrimientos en elcampo de la física a lo largo del tiempo se han ido mejorando las técnicas de medición minimizando los errores que suponen medir distancias tan pequeñas, del orden de micras, sobre todo en los cuerpos que presentan formas no geométricas.

Además del microscopio óptico, instrumento utilizado para observar y poder determinar las tallas, existe otra técnica óptica más efectiva y que resultamuy adecuada por lo sencilla y rápida. Dicha técnica se basa en el fenómeno de difracción de luz y se conoce como dispersión de luz láser de ángulo bajo ó difracción láser. Con ella, podemos determinar tamaños desde 0,1 hasta 2000 micras mediante un haz de luz coherente como es el Láser.

En esta práctica determinaremos mediante, el método de difracción de Fraunhofer, las tallas de variosobjetos utilizando el patrón de difracción adecuado y compararemos resultados con los obtenidos mediante la teoría de la difracción, calculando el error cometido.

INTRODUCCIÓN: MATERIAL DE LA PRÁCTICA

Los materiales utilizados en esta práctica son: Un foco de luz Láser de He – Ne (632,8 nm), un soporte para situar los objetos, diferentes soportes dónde están situados los objetos aobservar (portaobjetos con glóbulos rojos, pelo humano y rendija circular) y una pantalla móvil par adaptar la distancia y poder dibujar las diferente figuras de difracción que se obtienen.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Como todos sabemos, los rayos de luz se propagan en línea recta, pero cuando un haz de luz atraviesa una abertura que no es muy diferente de la longitud de onda de la radiación, la luzexperimenta un fenómeno descubierto por Huygens que es la difracción y que consiste en considerar que porciones de la abertura se convierten en una serie de nuevos focos de luz a lo largo de la abertura, con lo que dicho haz de luz deja de propagarse en línea recta propagándose en todas direcciones. Al estar los focos tan cercanos unos de otros, la diferente posición de los mismos producendesfases en los recorridos de los diferentes haces creándose interferencias constructivas y destructivas que tienen un aspecto determinado dependiendo de la forma del objeto responsable de la difracción (abertura, disco, borde, etc.) creando el llamado Patrón de Difracción. El haz de luz ha de ser coherente como un láser (única longitud de onda) pues cuantas más contenga el haz de luz más figuras dedifracción habrá interponiéndose unas con otras y dificultando la medición.
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De la forma teórica en que tratemos el comportamiento y los efectos producidos en el fenómeno podemos encontrar diferentes modelos ópticos de dispersión de luz mediante los cuáles se puede realizar el experimento: El Modelo de la teoría de dispersión de Mie, El Modelo de difracción de Fresnel y El Modelo dedifracción de Fraunhofer.

La diferencia fundamental entre ellos reside en que mientras el modelo de Mie provee una solución al modelo de dispersión mediante una esfera, la cual incluye los efectos de la luz transmitida y absorbida, los modelos de difracción de Fresnel y Fraunhofer tratan las partículas como aberturas opacas y circulares que obstruyen el paso de luz; A su vez, la diferenciaentre éstos estriba en la forma de incidencia de los rayos de luz en el objeto, ya que mientras en Fresnel los rayos no son paralelos (ya sea por la cercanía de la fuente de luz o por la ausencia de lente correctora), en Fraunhofer si lo son ya sea porque la distancia al foco respecto de la pantalla sea grande o por interponer una lente convergente.

En La TEORÍA DE MIE las partículas se...
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