Fisica

Prácticas de laboratorio de Física III
Práctica No.4
A.M. Raba P. Práctica No.4: Interferencia y polarización de ondas electromagnéticas

LECTURA PREVIA
Interferencia de ondas electromagnéticas Para crear un patrón de interferencia estable, las fuentes deben ser coherentes, es decir la diferencia de fase entre ellas debe ser constante; las fuentes deben ser monocromáticas, de una solalongitud de onda; se debe aplicar el principio de superposición, es decir las amplitudes se pueden sumar algebraicamente. En la interferencia constructiva la amplitud de la onda resultante es mayor que la de cualquiera de las ondas individuales. En la interferencia destructiva la amplitud resultante es menor que la de cualquiera de las ondas individuales. Si dos fuentes de luz distinta, próximas entresí, no producen interferencia, esto se debe a que las ondas de luz emitidas, por cada una de las fuentes, son independientes entre sí. Para producir dos fuentes de luz coherentes se utiliza una sola fuente de luz monocromática para iluminar una pantalla que contenga dos pequeñas aberturas. Las dos ranuras, generalmente rectas, sólo se utilizan para dividir el haz original.

Figura 1: (a) Diagramaesquemático del experimento de Young de la doble rendija. Las rejillas angostas actúan como fuentes de onda. Las ranuras S1 y S2 se comportan como fuentes coherentes, las cuales producen un patrón de interferencia en la pantalla. (b) Configuración del patrón de franjas formado en la pantalla.

(Tomado de: SERWAY, Raymond A. JEWTT, John W. Physics for scientists and engineers. Sexta edición.Capítulo 37. 2004)

Experimento de Young de la doble rendija. El fenómeno de interferencia con ondas de luz emitidas por dos fuentes fue observado por primera vez por Thomas Young en 1801. En la figura 1(a) S1 y S2 actúan como dos fuentes de luz coherentes ya que las ondas que salen de ellas son producidas por el mismo frente de ondas, por lo que tienen una relación de fase constante. El patrón deinterferencia se observa en la pantalla, figura 1(b). Las franjas brillantes corresponden a interferencia constructiva y se forman cuando las ondas luminosas llegan en fase a la pantalla. Las franjas oscuras a interferencia destructiva, cuando las ondas luminosas llegan en desfase.

1

Prácticas de laboratorio de Física III
Práctica No.4
A.M. Raba P. En la figura 2(a) se muestra una geometríaque permite dar una descripción cuantitativa del experimento de Young, que se emplea para medir la longitud de onda de la luz. Las ondas que salen de S1 y S2 están en fase y tienen la misma frecuencia y amplitud. La distancia recorrida por las ondas que salen de S2 es mayor en δ a la distancia recorrida por las ondas que salen de S1.

δ = r2 − r1 = d sin θ

(1)

Ya que L>>d, r1 y r2 soncasi paralelos. Así que la magnitud de δ determina si las ondas están en fase cuando inciden en P, figura 2(a).

Figura 2: (a) Construcción geométrica para describir el experimento de Young de la doble rendija. (b) Cuando L>>d, r1 y r2 son casi paralelos, la diferencia de camino entre los rayos es dsinθ. (Tomado de: SERWAY, Raymond A. JEWTT, John W. Physics for

scientists and engineers. Sextaedición. Capítulo 37. 2004)

Si δ es cero o un múltiplo entero de la longitud de onda, las dos ondas estará en fase en P, resultando una interferencia constructiva. Entonces la condición para obtener franjas brillantes en el patrón de interferencia es:

δ = d sin θ = mλ

(m = 0,±1,±2,K)

(2)

Cuando δ es un múltiplo impar de λ 2 , las ondas que llegan a P estarán fuera de fase, produciendointerferencia destructiva. Entonces la condición para obtener franjas oscuras en el patrón de interferencia es:

δ = d sin θ = ⎜ m + ⎟λ

⎛ ⎝

1⎞ 2⎠

(m = 0,±1,±2,K)

(3)

El número m es el número de orden. La franja brillante central en θ = 0 (m = 0) es el máximo de orden cero. El primer máximo en ambos lados, donde m = ±1 , se denomina máximo de orden uno, y así sucesivamente....