Acustooptica
Páginas: 7 (1521 palabras)
Publicado: 4 de abril de 2011
PROPIEDADES OPTICAS DE LOS MATERIALES.
ACUSTO-ÓPTICA
1.INTRODUCCION.
Objetivo y Fundamento teórico.
El fenómeno acusto-óptico tiene lugar cuando una onda acústica(variaciones de presión longitudinal) se propaga por un medio material, esta propagación genera una onda de densidad de masa en el material, que en ultima instancia se traduce una onda de variación del índice derefracción, de esta forma se tiene una variación periódica de la fase a lo largo de la onda acústica, la luz entonces varía su fase con esa perioicidad y el comportamiento a la salida del medio sometido a la onda acústica es semejante al que tendría al incidir sobre una red de difracción, esto es, la variación periódica de la fase genera una interferencia que es visible en una pantalla alejada losuficiente. Para ángulos bajos las ecuaciones de los ordenes de difracción son semejantes a la de una red de difracción:
Dónde m es el orden de difracción y en este caso es el periodo de la onda acústica(que actúa como si fuera un periodo de red de difracción).
El objetivo de esta práctica es, por un lado someter a distintos líquidos a una perturbación acústica en la franja ultrasónica (con unhumificador comercial), y, midiendo el patrón de difracción obtener el periodo de la onda para sacar la velocidad de propagación de la onda en el medio líquido en cuestión:
La frecuencia es fija e igual a : .
Por otro lado, podemos determinar la interacción de la luz con la onda sónica a través una parámetro llamado factor de calidad, denotado con la letra Q cuya expresión es:
Si Q<<1 sedice que estamos en régimen de Raman-Nath, sino estaremos en régimen de Bragg, comprobaremos que en nuestro caso será régimen de Raman-Nath.
Finalmente, se sabe de la óptica que la intensidad de los distintos ordenes de difracción viene dada por funciones de Bessel de primera especia de orden m. Comprobaremos con un sensor de intensidad óptica el rendimiento definido como:
De esa medida seobtendrá la amplitud de modulación del índice de refracción:
Método experimental.
Como ya se ha dicho, utilizaremos un humidificar ultrasónico comercial con un transductor piezoeléctrico para generar las ondas acústicas, los líquidos se incluirán en una probeta acoplada al transductor (la geometría cilíndrica de la probeta será útil para mejorar las condiciones de observación), se incidirásobre la probeta con un láser de y a 5m de distancia se tomarán medidas de las condiciones de difracción observadas para sacar el periodo de la onda. Luego para la modulación del índice de refracción del agua se hará uso de un detector de irradiancia y se realizarán con el las medidas pertinentes.
2. RESULTADOS.
Estimación del periodo de red acusto-óptica y la velocidad del sonido.Se ha hecho incidir el haz láser a la salida de la probeta con líquido sobre una pared situada a unos 5m de distancia respecto al montaje experimental, como la razón entre dos ordenes contiguos de difracción es constante, se contará el número de ordenes vistos y se dividirá entre la distancia entre el mayor orden visto y el menor orden visto obteniendo así la distancia entre dos ordenes media. Paracalcular el ángulo de difracción se supondrá que la distancia entre dos ordenes contiguos es muy pequeña en comparación a la distancia del tubo a la pantalla de tal manera que:
Para despejar el periodo se hará uso de la ecuación para enunciada en la introducción suponiendo que (distancia entre dos ordenes contiguos).
Distancia del tubo a la pantalla D=5.1 m |
Líquido | Franjasvisualizadas. | e(mm)(Distancia ocupada en la pantalla) | | |
Agua | 5 | 18 | | |
Glicerina | 6 | 16 | | |
Etanol | 3 | 13 | fórmula | |
Red impresa | 5 | 14 | | |
Se ha de añadir como conclusión a los resultados que el orden de magnitud es el esperado de la velocidad del sonido y...
ACUSTO-ÓPTICA
1.INTRODUCCION.
Objetivo y Fundamento teórico.
El fenómeno acusto-óptico tiene lugar cuando una onda acústica(variaciones de presión longitudinal) se propaga por un medio material, esta propagación genera una onda de densidad de masa en el material, que en ultima instancia se traduce una onda de variación del índice derefracción, de esta forma se tiene una variación periódica de la fase a lo largo de la onda acústica, la luz entonces varía su fase con esa perioicidad y el comportamiento a la salida del medio sometido a la onda acústica es semejante al que tendría al incidir sobre una red de difracción, esto es, la variación periódica de la fase genera una interferencia que es visible en una pantalla alejada losuficiente. Para ángulos bajos las ecuaciones de los ordenes de difracción son semejantes a la de una red de difracción:
Dónde m es el orden de difracción y en este caso es el periodo de la onda acústica(que actúa como si fuera un periodo de red de difracción).
El objetivo de esta práctica es, por un lado someter a distintos líquidos a una perturbación acústica en la franja ultrasónica (con unhumificador comercial), y, midiendo el patrón de difracción obtener el periodo de la onda para sacar la velocidad de propagación de la onda en el medio líquido en cuestión:
La frecuencia es fija e igual a : .
Por otro lado, podemos determinar la interacción de la luz con la onda sónica a través una parámetro llamado factor de calidad, denotado con la letra Q cuya expresión es:
Si Q<<1 sedice que estamos en régimen de Raman-Nath, sino estaremos en régimen de Bragg, comprobaremos que en nuestro caso será régimen de Raman-Nath.
Finalmente, se sabe de la óptica que la intensidad de los distintos ordenes de difracción viene dada por funciones de Bessel de primera especia de orden m. Comprobaremos con un sensor de intensidad óptica el rendimiento definido como:
De esa medida seobtendrá la amplitud de modulación del índice de refracción:
Método experimental.
Como ya se ha dicho, utilizaremos un humidificar ultrasónico comercial con un transductor piezoeléctrico para generar las ondas acústicas, los líquidos se incluirán en una probeta acoplada al transductor (la geometría cilíndrica de la probeta será útil para mejorar las condiciones de observación), se incidirásobre la probeta con un láser de y a 5m de distancia se tomarán medidas de las condiciones de difracción observadas para sacar el periodo de la onda. Luego para la modulación del índice de refracción del agua se hará uso de un detector de irradiancia y se realizarán con el las medidas pertinentes.
2. RESULTADOS.
Estimación del periodo de red acusto-óptica y la velocidad del sonido.Se ha hecho incidir el haz láser a la salida de la probeta con líquido sobre una pared situada a unos 5m de distancia respecto al montaje experimental, como la razón entre dos ordenes contiguos de difracción es constante, se contará el número de ordenes vistos y se dividirá entre la distancia entre el mayor orden visto y el menor orden visto obteniendo así la distancia entre dos ordenes media. Paracalcular el ángulo de difracción se supondrá que la distancia entre dos ordenes contiguos es muy pequeña en comparación a la distancia del tubo a la pantalla de tal manera que:
Para despejar el periodo se hará uso de la ecuación para enunciada en la introducción suponiendo que (distancia entre dos ordenes contiguos).
Distancia del tubo a la pantalla D=5.1 m |
Líquido | Franjasvisualizadas. | e(mm)(Distancia ocupada en la pantalla) | | |
Agua | 5 | 18 | | |
Glicerina | 6 | 16 | | |
Etanol | 3 | 13 | fórmula | |
Red impresa | 5 | 14 | | |
Se ha de añadir como conclusión a los resultados que el orden de magnitud es el esperado de la velocidad del sonido y...
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