opticas y ondas

“DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA DE LUZ”

EXPERIMENTO DE YOUNG




















OBJETIVOS


Familiarizarse con el fenómeno de difracción para la luz.

Familiarizarse con el fenómeno de interferencia para la luz.

Medir la longitud de onda de un láser a partir de un diagrama de difracción.

Medir el diámetro de un objeto delgado a partir de un diagrama dedifracción.
INTRODUCCION

En este experimento conoceremos los fenómenos de interferencia y difracción de la luz, que en este caso lo haremos con un láser con el experimento de Young.
Para realizarlo debemos conocer de qué se tratan ambos fenómenos.


DIFRACCION


Al obstruir un frente de onda plano o esférico, se produce el fenómeno conocido como difracción, que consiste en la flexión dela luz alrededor de un obstáculo. El proceso por el cual se producen los efectos de difracción, aparece continuamente en la propagación de cada frente de onda, al suprimir una parte de este frente mediante algún obstáculo.


INTERFERENCIA DE ONDAS LUMINOSAS


Cuando se habla de interferencia asociada a ondas luminosas, se está haciendo referencia a la combinación de camposelectromagnéticos que constituyan las ondas individuales. Para realizar observaciones de interferencia sostenida en ondas luminosas se debe cumplir ciertas condiciones:

a) las fuentes deben ser coherentes, lo que implica mantener una fase constante entre sí.
b) las fuentes deben ser monocromáticas, lo que implica una sola longitud de onda.

Con el fin de producir un patrón, las ondas individuales debenmantener una relación de fase constante entre sí. Si esto se da, se dice entonces que las fuentes son coherentes.

Un método común para producir fuentes de luz coherente consiste en emplear una fuente monocromática para iluminar una pantalla que contiene dos aberturas en forma de rendija, la luz que sale de una de las dos rendijas es coherente ya que es una sola fuente la que produce el hazluminoso original, las dos rendijas sirven para separar el haz original en dos partes.

Thomas Young, médico y físico inglés( 1773-1829), en 1803 demostró que cuando la luz pasa a través de una rendija estrecha se forman bandas brillantes en una zona que sería oscura si la luz no se curvara. Realizó el experimento de la doble rendija, el que demostraba que dos rayos de luz pueden combinarse paraproducir franjas alternas brillantes y oscuras. Las partes oscuras se explican con la teoría ondulatoria de la luz (cancelación de los rayos)





El experimento de Young consiste en hacer pasar un haz de luz coherente por dos ranuras, las que están a una distancia bastante pequeña entre sí, de esta manera la superposición de los dos nuevos haces generados por la difracción en cada una delas ranuras, se tenga una interferencia producida por dos emisores puntuales de base.


En la figura se presenta un esquema del montaje experimental. S1 y S2 son dos rendijas separadas por una distancia d, siendo B el punto medio. La pantalla se ubica a una distancia L perpendicular a la pantalla que tienen las rendijas S1 y S2, siendo L  d.
F es la fuente monocromática. De estemodo las ondas que emergen de S1 y S2 y llegan al punto P tienen la misma frecuencia, amplitud y están en fase.
















Las rectas r1 y r2 son aproximadamente paralelas, lo que es cierto por ser L  d, L es del orden en metros y d en décimas de milímetro.

Como S1P es casi paralelo S2P, entonces S1A es casi perpendicular a S2P, por lo tanto el ángulo  serepite en S1 y los triángulos S1S2A y BOP son semejantes.

Del triángulo S1S2A se obtiene
a = d sen  que corresponde a la diferencia de trayectoria que recorre la onda que sale de la rendija inferior.

La condición para que en el punto P se produzca una interferencia constructiva ( franja brillante ) es que la diferencia de camino d sen , es equivalente m , es decir,...