Lcda

Actividades
Actividad 1.- Instale el interferómetro de Michelson como se muestra en la figura. Haga incidir luz procedente de una fuente monocromática sobre el espejo semiplateado, que divide el haz en dos partes: una se transmite y la otra se refleja. Los dos nuevos haces inciden normalmente sobre dos espejos planos perpendiculares y son reflejados en dirección inversa, para reencontrarse sobreuna pantalla de protección, luego de atravesar nuevamente el espejo semitransparente. Usted visualizará un patrón de interferencia, ¿cómo es el patrón observado? Dibújelo ¿Debido a qué se forma éste patrón? ¿Puede obtenerse otro tipo de patrón? ¿Cómo?
¿Cómo es el patrón observado?
El haz luminoso emitido por el láser incide sobre el separador de haces, el cual refleja el 50% de la ondaincidente y transmite el otro 50%. Uno de los haces se transmite hacia el espejo móvil M1 y el otro se refleja hacia el espejo fijo M2. Los dos haces interferirán produciendo máximos y mínimos de intensidad. En la pantalla se observa el patrón de interferencia constructiva y destructiva, formando anillos alternados claros y oscuros.
¿Debido a qué se forma éste patrón? ¿Puede obtenerse otro tipo depatrón? ¿Cómo?
Ambos espejos reflejan la luz hacia el separador de haces, de forma que los haces transmitido y reflejado por este último se recombinan sobre la pantalla de observación. Como los dos haces que interfieren sobre la pantalla provienen de la misma fuente luminosa, la diferencia de fase se mantiene constante y depende sólo de la diferencia de camino óptico recorrido por cada uno. Es decir,se forma uno u otro depende de la diferencia de caminos que hayan recorrido los dos haces, lo que normalmente se hace variando ligeramente la posición de uno de los espejos (las variaciones de la posición deberán de ser similares a la longitud de onda de la luz, lo cual lleva a que serán de unos cientos de nanómetros: una diez milésima de milímetro); sin embargo, también se puede lograr el mismoefecto si estas distancias permanecen fijas pero la velocidad del medio por el que viaja la luz varía en uno de los brazos; así que variando la orientación de los brazos se debería observar un cambio en el patrón obtenido.
Usando el interferómetro de Michelson, ¿Cómo podría determinarse la longitud de onda del láser? Deduzca la ecuación para su cálculo.
Puede probarse que la diferencia de caminoóptico (∆φ) viene dada por:
∆φ = 2 d Cos[θ] (1)
Donde d es la diferencia entre las distancias de los espejos al divisor y θ es el ángulo que sustenta la recta que va del centro del espejo M2 al punto de la pantalla con un eje perpendicular a M2
De la ecuación 1, se deduce que hay interferencia constructiva siempre que
2 d Cos[θ] = m λ0 (2)
Donde m = 1,2,3,4… es el número de anillo,luego considerando que se observa el centro del patrón donde θ= 180° , esta ecuación se reduce a:
2d = m λ0 (3)
Despejando de 3 la longitud de onda tenemos:
(2d/m) = λ0
Planteamientos
1. Al comparar la luz de un láser con la luz de un bombillo se observan diferencias en cuanto a la forma de iluminar. Explica a qué se debe este comportamiento.
Antes: Un rayo de luz de un bombillo ilumina deforma radial, en cambio la luz cuando sale de un láser ilumina de forma rectilíneo, dicho de otro modo, una bombilla o un foco son como escopetas de cartuchos, mientras que un láser equivale a una ametralladora a
Después: Los haces láser son estrechos y no se dispersan como los demás haces de luz, esta cualidad se denomina direccionalidad. Se sabe que ni la luz de un potente foco logradesplazarse muy lejos: si se enfoca hacia el firmamento, su rayo parece desvanecerse de inmediato. El haz de luz comienza a esparcirse en el momento que sale del foco, hasta alcanzar tal grado de dispersión que llega a perder su utilidad; la luz láser es coherente, esto significa que todas las ondas luminosas procedentes de un láser se acoplan ordenadamente entre sí. Una luz corriente, como la...