Difracción

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE FISICA LABORATORIO FIS 140-129 DIFRACCION

DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA
OBJETIVO: Observar y medir los fenómenos de la difracción e interferencia de luz en ranuras.

EN EL LABORATORIO
Para el estudio de la difracción de la luz usted dispondrá en el laboratorio de un sistema óptico que consta de una fuente de luz (un láser de He-Ne), unregulador de intensidad (un par de polarizadores con ángulo variable entre ellos), una ranura de ancho variable y placas diapositivas con ranuras de ancho fijo, además de un detector de intensidades tipo CCD (charge-coupled device, Cámara Videocom). Con este equipamiento usted deberá observar y medir el efecto que los distintos obstáculos disponibles tienen en la intensidad de la luz que pasa através de ellos.

1. Polarizadores. Disponga el sistema óptico como indica la figura Nº1 del apéndice I. Energice el láser (PRECAUCION: No observe la luz del láser en forma directa. Esto puede producir daño permanente en su visión). Verifique cualitativamente el efecto de cambiar el ángulo entre las placas polarizadoras. Use como pantalla un papel blanco.

2. Una ranura. Mediremos el efecto dedifracción de una ranura interponiendo entre los polarizadores y la cámara Videocom una ranura de 0.25 [mm] a 0.05 [mm] de ancho. Para ello utilizaremos una ranura de ancho variable que regularemos con una placa metálica de espesor calibrado. Utilizando una pantalla (papel blanco) observe la intensidad del haz difractado. Describa lo observado. Haga incidir el haz sobre el detector (en este procesotrate de no modificar la posición de la cámara, si esto fuera necesario avísele a su ayudante). Mida al menos dos anchos en el rango especificado. La cámara Videocom está conectada a un computador personal que despliega la intensidad de la luz en cada uno de sus pixeles. Ajuste el ángulo entre los polarizadores para que la intensidad máxima detectada por la cámara alcance a un valor cercano al75% del máximo detectable. El programa que controla la cámara puede además simular el patrón de difracción. Introduzca los valores de distancia entre el CCD y la ranura y otros parámetros que permitan evaluar teóricamente la intensidad. Ajuste la ranura para que su normal coincida con la normal del CCD. Haga esto observando que los máximos simétricos respecto del máximo central posean la mismaintensidad.
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Utilizando la posición del primer mínimo de difracción estime el tamaño de la ranura. Sea cuidadoso en incluir el número de cifras significativas apropiadas. Imprima los gráfico de intensidad vs ángulo medido y su simulación. Comente sus resultados. Verifique qué sucede con ladistancia entre los máximos si aumenta al doble y disminuye a la mitad el ancho de la ranura.

3. Varias ranuras. El equipo suministrado incluye tres diapositivas que tienen varios conjuntos de ranuras (rejilla). Estudie el efecto en la difracción de: • • • Cambiar el número de ranuras, manteniendo constantes la distancia entre ranuras y el ancho de estas. Cambiar la distancia entre ranuras,manteniendo constantes el ancho y el número de éstas. Cambiar el ancho de las ranuras y mantener constantes el número y distancia entre éstas.

Imprima una medición para cada caso y comente la influencia de cada una de las variables anteriores en el patrón de difracción resultante. Incluya las simulaciones correspondientes en cada gráfico. Etiquete con los números característicos cada máximo del patrónresultante.

ANTES DEL LABORATORIO ACTIVIDADES: • • • • Estudiar aspectos teóricos de la difracción de la luz. Estudiar el funcionamiento de la cámara (anexo I) y el manual del programa. Leer apéndices I y II. Estudie las siguientes preguntas. 1. ¿Cuales son las principales características de un láser de He-Ne? 2. Dibuje las curvas teóricas para la intensidad debida a la difracción de luz...