Difraccion E Interferencia De La Luz

Digraccion e interferencia de la luz













Objetivos

• Reconocimiento de las diferencias entre los diagramas de difracción e interferencia de cada uno de estos con un diagrama combinado en el caso de la luz,
• Determinación de la longitud de onda de una radiación luminosa y de las características de los dispositivos que producen los diagramas mencionados (ancho de ranura“a” y separación entre ellas “d”).

Fundamento teórico

• Difracción de onda en una pequeña ranura o abertura (tanto mecánicas en agua como luminosas).
La difracción se produce cuando una parte del frente de onda sufre un cambio en su fase o en su amplitud debido al borde del obstáculo. Producto de esto es que los diferentes segmentos de frentes de onda que atraviesan el obstáculo,interfieran entre sí produciendo un diagrama de difracción.
El diagrama de difracción en una pantalla se presenta como una distribución no uniforme en la intensidad de onda, observable como franjas de luz y de penumbra (en el caso de ondas electromagnéticas visibles).

• Interferencias de onda de luz por dos ranuras.
Al igual que lo que ocurre con el agua (ondas mecánicas y transversales), la luz(onda electromagnética y transversal) experimenta un fenómeno de interferencia al atravesar dos ranuras. Esto lo vemos al colocar una fuente de luz monocromática, una placa con dos aberturas pequeñas y una pantalla donde se proyecta. Si la distancia que separa las aberturas de la pantalla “L”, es mucho mayor que la separación entre las aberturas “d”, lo que se puede observar es un patrón deinterferencia en dónde todos los máximos y los mínimos están igualmente distanciados.

• Distribución de la intensidad de las ondas en función del fenómeno observado.
Los diagramas de difracción muestran una distribución no uniforme de la luz en la pantalla, de hecho, el máximo central tiene el doble del ancho que los máximos secundarios. La intensidad luminosa máxima se da en el máximo central dedifracción y desde ese punto la intensidad va en disminución hasta el primer mínimo de difracción donde la intensidad es nula. Desde este punto si seguimos alejándonos a ambos lados del máximo central observamos el primer máximo de difracción (distinto del central) cuya intensidad es aproximadamente un 4.5% de la del máximo central de difracción.

La posición en la pantalla para cada mínimo dedifracción está dada por la expresión:


Donde n es el número de mínimo de difracción.

Montaje experimental



• Una fuente de luz láser, con longitud de onda conocida.
• Diversos dispositivos de aberturas simples, dobles o múltiples y una pantalla.

Procedimiento

El equipo de rayo LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) produce un haz concentrado de luzmonocromática (de una sola longitud de onda, de 633nm, 650nm o 532nm) de un solo color para cada caso. Debe evitarse mirar directamente el rayo, ya que puede dañar la retina.
• Se coloca delante del LASER un dispositivo de ranuras simples (cuyo ancho vamos a determinar), de forma que el haz pase por una de ellas y proyecte una imagen en el pizarrón, (el cual usamos como pantalla) lejos de lasranuras. Se mide la separación “L” entre ellos.

• Sobre la imagen del pizarrón, se coloca una hoja blanca y se dibuja el contorno del diagrama obtenido.
• Cambiamos la ranura simple por el dispositivo de doble ranura. Hacemos que la luz del LASER las atraviese y se proyecte en la pantalla.
• Colocamos la hoja sobre la imagen y con un lápiz, calcamos el contorno de esa imagen.
• Repetimos elprocedimiento cambiando el dispositivo de ranura doble por el de ranuras múltiples.
• Por último, usamos otro láser de diferente longitud de onda con ranuras dobles o con múltiple. (Convendría que pintes los diagramas obtenidos, para mostrar el comportamiento real de la intensidad de la luz).
• Queda en la hoja, un conjunto de imágenes obtenidas a partir de diferentes fenómenos que ocurren con...