intro

Laboratorio 6
Difracci´
on de la luz
6.1

Objetivo

1. Estudiar el patr´on de difracci´on dado por rendijas rectangulares sencillas y
dobles, aberturas circulares, y rejillas de difracci´on.
2. Medir las constantes correspondientes en cada caso

6.2

Preinforme

1. En qu´e consiste el fen´omeno de difracci´on de la luz?
2. Qu´e condiciones debe cumplir una fuente de luz para queproduzca un patr´on
de difracci´on observable?
3. Cu´ales son las f´ormulas que definen la posici´on de los m´aximos y m´ınimos
en un patr´on de difracci´on?
4. Cu´al es la diferencia entre la difracci´on de Fresnel y la difracci´on de Fraunhofer?. Est´an fundamentadas en principios f´ısicos diferentes?

6.3

Materiales

• L´aser de Helio Ne´on λ = 632, 8 × 10−9 m
• Rendijasrectangulares sencillas 46991
• Rendijas rectangulares dobles 46984 y 46985
• Rejillas de difracci´on 46987, 46988 y 46986
• Rendijas circulares 46996
42

´
6.4. FUNDAMENTO TEORICO

43

• Banco ´optico
• Soporte para diapositivas
• Pantalla blanca

6.4

Fundamento Te´
orico

En general el fen´omeno de la difracci´on se presenta cuando una onda interact´
ua
con objetos cuyas dimensionesson comparables con su longitud de onda. Desde el
punto de vista de la teor´ıa, que considera la luz como un fen´omeno ondulatorio, el
estudio de la ´optica se dividide en dos grandes campos: el de la ´optica geom´etrica
y el de la ´optica f´ısica. Si el objeto con el cual interact´
ua la luz posee dimensiones
muy grandes comparadas con su longitud de onda, se estar´a en el campo de la´optica geom´etrica; pero si las dimensiones del objeto son comparables con la longitud de onda de la luz se estar´a en el campo de la ´optica f´ısica. La longitud de
onda de la luz visible est´a en el rango entre 780 nm y 390 nm aproximadamente.
Para que la luz pueda producir un patr´on de difracci´on observable, ´esta debe interactuar con objetos que posean dimensiones comparables con estos valores;es
por esta raz´on que el fen´omeno no es f´acilmente apreciable a simple vista siendo
necesarias ciertas condiciones de laboratorio para ser observado.
A su vez el estudio de la difracci´on puede dividirse en dos partes: la difracci´on de
Fraunhofer y la difracci´on de Fresnel. En la difracci´on de Fraunhofer se supone
que las ondas incidentes al objeto son planas al igual que las ondasemergentes
del mismo. La distancia entre el objeto y la pantalla sobre la cual se observa el
patr´on, debe ser grande comparada con las dimensiones del objeto. La difracci´on
de Fresnel tiene lugar cuando la fuente puntual de las ondas incidentes, o el punto
de observaci´on desde el cual se las ve, o ambos, est´an a una distancia finita del
objeto. El dispositivo experimental que se utiliza eneste laboratorio coincide con
la concepci´on de Fraunhofer de la difracci´on.

6.4.1

Difracci´
on de Fraunhofer por una rendija rectangular

La teor´ıa asociada con la difracci´on por una rendija rectangular considera una
rendija muy angosta (de las dimensiones de la longitud de onda de la luz) y muy
larga. En concordancia con el principio de Huygens, cada punto del frente de onda
planose convierte en fuente de peque˜
nas ondas esf´ericas secundarias; estas onditas,
llamadas ondas difractadas, luego se recombinan constructiva o destructivamente
en una pantalla sobre la cual es posible observar un patr´on de difracci´on cuya
distribuci´on de intensidad luminosa a lo largo de ella, corresponde al dibujo de la
figura 6.1.

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´ DE LA LUZ
LABORATORIO 6. DIFRACCIONFigura 6.1: Distribuci´on de intensidad en el diagrama de difracci´on de una rendija
angosta y larga.
En la pr´actica lo que se observa en la pantalla es una zona muy brillante central
acompa˜
nada de una serie de zonas brillantes y oscuras (las brillantes cada vez de
intensidad menor), alternadamente alrededor de dicho m´aximo. (Figura 6.2.)
Puede demostrarse que la condici´on para que...