Optica

Trabajo Práctico 6
Redes de difracción

Resumen

Mediante el uso de una red de difracción por transmisión y un goniómetro, instrumento para la medición de ángulos, se buscó determinar las longitudes de onda emitidas por una lámpara de sodio y el espectro visible de la luz blanca.
En la primera experiencia se logró visualizar longitudes de onda del rojo, azul, verde, amarillo y turquesa.Todas las longitudes de onda determinadas experimentalmente se encontraban dentro de los rangos tabulados a diferencia del amarrillo y turquesa, cuyos valores sobrepasaban en menor medida al valor máximo del rango correspondiente. Siendo para el amarillo el valor tabulado un λ ≈ (570-590) nm, mientras que el experimental resultó ser de (590,04 ± 0,01) nm y para el turquesa el valor tabulado λ ≈(487-505) nm, mientras que el experimental resultó ser de (508,66 ± 0,01) nm. Errores experimentales pudieron ser las posibles causas de estos resultados. Concluimos que todos los colores observados menos el amarillo, característico de la lámpara de sodio, fueron impurezas presentes en la misma.
Respecto a la presencia de dos longitudes de onda muy cercanas e intensas entre si correspondientesal color amarillo de la lámpara de sodio, las cuales son caracterizadas como un doblete, no fue posible su determinación, dado que se observó un fenómeno de interferencia por refraccion devido a la red (simulación del doblete).
En la segunda parte de la experiencia se logró visualizar el espectro de luz visible para la luz blanca siendo este para el orden -1 un rango de (426,83 ± ERROR -712,94± ERROR ) nm y para el orden 1 un rango de (409,64 ± ERROR - 718,30 ± ERROR) nm. Siendo el rango de luz visible por el hombre (400 – 700) nm, concluimos que para los valores obtenidos este es similar al tabulado. Pequeñas diferencias pudieron deberse a errores producidos en la experiencia.


Introducción

En óptica, una red de difracción es un componente óptico con un patrón regular, quedivide (difracta) la luz en varios haces que viajan en diferentes direcciones. Las direcciones de esos haces depende del espaciado de la red y de la longitud de onda de la luz incidente, de modo que la red actúa como un elemento dispersivo.
Un conjunto de elementos difractores, como pueden ser ranuras, surcos u obstáculos, que producen una perturbación periódica en un frente de onda. Laconfiguración más sencilla es por ejemplo la de una red plana formada por una serie de rendijas idénticas y equidistantes como la que se utilizará en la presente práctica Mediante un frente de ondas incidente sobre una red con las características de la difracción de Fraunhofer, se puede determinar la distribución de intensidad empelando la siguiente ecuación:

I = Io (senβ/β)2 * (sen Nα/ α)2ec.1

en donde el primer factor elevado al cuadrado hace referencia a la difracción producida por cada rendija en la red, mientras que el segundo factor elevado al cuadrado hace referencia a la interferencia entre las N rendijas de la red.

β = (πa/λ) (senӨ - senӨo) ec.2
α = (πb/λ)(senӨ – senӨo) ec.3

en donde λ es la longitud de onda Өo es el ángulo que forma el haz incidente con lared, Ө es el ángulo que forma el haz sobre la pantalla, a es el ancho de cada una de las rendijas, b es la separación entre rendijas y N son la cantidad de rendijas que posee al red.
Para diferentes Ө, la intensidad observada por la red se hará máxima o mínima, siendo esta última cero. Esto se observara para valores determinados de α y β, los cuales darán a conocer los máximos principales(sabiendo que existen máximos secundarios, estos no se consideran a los fines de la práctica dado que son muy poco intensos a la hora de su observación). Decimos que el resultado de esta combinación es la interferencia modulada por la difracción. Dado que la campana de difracción en este caso es mucho más ancha que la separación de máximos de interferencia, los órdenes que serán posibles de observar...