Laboratorio Fisica
Páginas: 7 (1629 palabras)
Publicado: 18 de febrero de 2013
Física Aplicada: Técnicas Experimentales Básicas
PRÁCTICA Nº 26
DIFRACCIÓN DE FRAUNHOFER
OBJETIVO:
Observación del fenómeno de la difracción de la luz por distintos objetos y medida de la longitud de onda de un haz láser.
ADVERTENCIA:
Va a trabajar con luz láser, por tanto no mire directamente el haz. Obsérvelo siempre sobre la pantalla, NUNCA de forma directa. Tomeprecauciones para que las reflexiones especulares (luz reflejada en cualquier superficie) no se dirijan hacia otros puestos de trabajo en el laboratorio.
MATERIAL:
Haz láser. Juego de tres rendijas de distinta anchura. Tres redes de difracción. Banco óptico. Pantalla. Cinta métrica. Calibre.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Se denomina difracción a la propagación norectilínea de la luz que no puede interpretarse como reflexión o refracción. Para poder explicar la difracción hay que recurrir a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Supongamos una fuente de luz con la que iluminamos una pantalla. Si entre la fuente y el plano de observación (ver figura) colocamos una pantalla opaca en la que se haya practicado, por ejemplo, una abertura circular, y admitimos lapropagación rectilínea de la luz, en el plano de observación debería aparecer una zona iluminada semejante a la abertura, con contornos nítidos y bien delimitados entre las regiones de luz y sombra.
Sin embargo, si la abertura es lo suficientemente pequeña, no observaremos una sombra de límites claramente definidos, sino una transición de luz a oscuridad gradual.
Si la fuente deluz que utilizamos es bastante puntual y bastante monocromática, podremos apreciar incluso una serie de anillos claros y oscuros (si la abertura es circular) que se extienden a través de toda la sombra geométrica de la pantalla. En la figura mostramos un ejemplo de la figura de difracción debida a una abertura circular de 0,5 mm de diámetro. Una figura similar se obtendría si, en lugar de laabertura circular, colocamos un pequeño obstáculo circular y opaco.
Este fenómeno, que no puede explicarse mediante la propagación rectilínea de la luz, se denomina difracción y es consecuencia natural del carácter ondulatorio de la misma. En la vida ordinaria existen muchos fenómenos de difracción, como puede ser, por ejemplo, el hecho de que las estrellas o las farolas distantes, en lugar deverse nítidas en nuestra retina, se vean como si fuesen imágenes estrelladas debido la difracción que produce la pupila de nuestro ojo que actúa como una abertura circular.
Los fenómenos de difracción se acentúan a medida que los obstáculos y los diafragmas se hacen más pequeños, en comparación con la longitud de onda de la luz utilizada, y a medida que la fuente de luz es másmonocromática.
El estudio matemático de la difracción es bastante complejo, dado que la intensidad de la luz que se observa en la pantalla depende de múltiples factores (longitud de onda de la luz utilizada, tamaño y forma del obstáculo o abertura difractante, distancia del objeto difractante a la pantalla de observación, ángulo con el que incide la luz sobre el objeto). Sin embargo, estos cálculosse simplifican un poco cuando la distancia de la pantalla al objeto difractor es muy grande (pudiendo considerarla infinita) denominándose régimen de difracción de Fraunhofer o de campo lejano.
Difracción por una rendija
En este apartado describiremos cuál es la figura de difracción que se obtiene cuando un haz de luz monocromática pasa por una rendija (una abertura rectangular en laque la dimensión de uno de los lados es muy pequeña respecto del otro). Si la luz incide perpendicularmente, se observarán en la pantalla una serie de bandas de muy pequeña altura, simétricas respecto a la banda central, que es de doble anchura que las laterales (ver figura) y en dirección perpendicular a la rendija. Esta banda central, en difracción de Fraunhofer, tiene una anchura angular...
PRÁCTICA Nº 26
DIFRACCIÓN DE FRAUNHOFER
OBJETIVO:
Observación del fenómeno de la difracción de la luz por distintos objetos y medida de la longitud de onda de un haz láser.
ADVERTENCIA:
Va a trabajar con luz láser, por tanto no mire directamente el haz. Obsérvelo siempre sobre la pantalla, NUNCA de forma directa. Tomeprecauciones para que las reflexiones especulares (luz reflejada en cualquier superficie) no se dirijan hacia otros puestos de trabajo en el laboratorio.
MATERIAL:
Haz láser. Juego de tres rendijas de distinta anchura. Tres redes de difracción. Banco óptico. Pantalla. Cinta métrica. Calibre.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Se denomina difracción a la propagación norectilínea de la luz que no puede interpretarse como reflexión o refracción. Para poder explicar la difracción hay que recurrir a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Supongamos una fuente de luz con la que iluminamos una pantalla. Si entre la fuente y el plano de observación (ver figura) colocamos una pantalla opaca en la que se haya practicado, por ejemplo, una abertura circular, y admitimos lapropagación rectilínea de la luz, en el plano de observación debería aparecer una zona iluminada semejante a la abertura, con contornos nítidos y bien delimitados entre las regiones de luz y sombra.
Sin embargo, si la abertura es lo suficientemente pequeña, no observaremos una sombra de límites claramente definidos, sino una transición de luz a oscuridad gradual.
Si la fuente deluz que utilizamos es bastante puntual y bastante monocromática, podremos apreciar incluso una serie de anillos claros y oscuros (si la abertura es circular) que se extienden a través de toda la sombra geométrica de la pantalla. En la figura mostramos un ejemplo de la figura de difracción debida a una abertura circular de 0,5 mm de diámetro. Una figura similar se obtendría si, en lugar de laabertura circular, colocamos un pequeño obstáculo circular y opaco.
Este fenómeno, que no puede explicarse mediante la propagación rectilínea de la luz, se denomina difracción y es consecuencia natural del carácter ondulatorio de la misma. En la vida ordinaria existen muchos fenómenos de difracción, como puede ser, por ejemplo, el hecho de que las estrellas o las farolas distantes, en lugar deverse nítidas en nuestra retina, se vean como si fuesen imágenes estrelladas debido la difracción que produce la pupila de nuestro ojo que actúa como una abertura circular.
Los fenómenos de difracción se acentúan a medida que los obstáculos y los diafragmas se hacen más pequeños, en comparación con la longitud de onda de la luz utilizada, y a medida que la fuente de luz es másmonocromática.
El estudio matemático de la difracción es bastante complejo, dado que la intensidad de la luz que se observa en la pantalla depende de múltiples factores (longitud de onda de la luz utilizada, tamaño y forma del obstáculo o abertura difractante, distancia del objeto difractante a la pantalla de observación, ángulo con el que incide la luz sobre el objeto). Sin embargo, estos cálculosse simplifican un poco cuando la distancia de la pantalla al objeto difractor es muy grande (pudiendo considerarla infinita) denominándose régimen de difracción de Fraunhofer o de campo lejano.
Difracción por una rendija
En este apartado describiremos cuál es la figura de difracción que se obtiene cuando un haz de luz monocromática pasa por una rendija (una abertura rectangular en laque la dimensión de uno de los lados es muy pequeña respecto del otro). Si la luz incide perpendicularmente, se observarán en la pantalla una serie de bandas de muy pequeña altura, simétricas respecto a la banda central, que es de doble anchura que las laterales (ver figura) y en dirección perpendicular a la rendija. Esta banda central, en difracción de Fraunhofer, tiene una anchura angular...
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