Red de difracción y estudio del fenómeno de difracción

Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Laboratorio de Física III

Laboratorio Nº 9
“Red de difracción y estudio del fenómeno de difracción”







Integrantes: Javier Echavarría A.
Carolina Jara I.
Jessica Jara A.
Profesor: Evelyn Riveros.
Ayudante: Mauricio Moreno E.
Sección: 01 - Lunes de 13:40 a 15:00
Fecha: 22de Noviembre de 2010
Objetivos

El objetivo planteado para este Laboratorio corresponde a:
* Determinar la longitud de onda de emisión del láser basándose en el fenómeno de difracción de una onda electromagnética en una rendija simple y en una rendija múltiple.

Planificación

En las experiencias anteriores, se vio que la luz puede desviar su trayectoria normal rectilínea por reflexióny por refracción. Sin embargo, a toda desviación de la luz por otro mecanismo que no sean los ya mencionados se llama difracción. Este fenómeno sucede en todas las clases de ondas, incluyendo las luminosas.
Cuando la luz pasa por una abertura grande en comparación con su longitud de onda, forma una sombra, observándose una frontera bastante definida entre ésta y las zonas de luz (a). Pero si sehace pasar luz a través de una rendija delgada, se ve que ésta se difracta. Desaparece la frontera definida entre las áreas luminosas y la sombra, y la luz se propaga como en abanico, produciendo un área iluminada que se debilita hasta llegar a la oscuridad, sin orillas definidas (b).
Figura 1
Thomas Young, en 1810, demostró la naturaleza ondulatoria de la luz. Encontró que la luz que pasa pordos agujeros próximos delgados, produce un patrón de interferencia. Sin embargo, los patrones de interferencia no se limitan a una o dos rendijas. Una multitud de rendijas muy cercanas forma una red de difracción, distinguiéndose dos tipos principales:
* Redes por reflexión.
* Redes por transmisión.
Las redes por reflexión se construyen grabando rayas paralelas equiespaciadas en lasuperficie pulimentada de un metal. La luz se refleja en los salientes entre las rayas marcadas. En las redes por transmisión, las rayas paralelas se graban sobre una placa de vidrio, y la luz pasa a través de los espacios transparentes que existen entre dichas rayas.
Si un haz de luz monocromática incide normalmente sobre una red, las ondas emergentes de cada rendija están en fase, y sobre unapantalla se formará un diagrama de interferencia. Las ondas interferirán constructivamente cuando la diferencia de camino sea un múltiplo entero de la longitud de onda. Esto se expresa matemáticamente como:
d senθ= ±mλ m=0,1,2…
Donde:
d: Distancia entre rendijas.
θ: Ángulo bajo el cual se ve un máximo de orden de difracción.
m: Orden del máximo de difracción.

Para obtener los mínimosde intensidad de ondas electromagnéticas que pasan por una sola apertura o rendija, es necesario hacer uso de la siguiente relación:
bsenθm=mλ
Donde:
b: ancho de la rendija.
m: número del orden del mínimo.
θ: ángulo bajo el cual se observa el mínimo de orden “m”.
λ: longitud de la onda electromagnética.

Procedimiento y resultados
Para la realización del presente Laboratorio, esnecesario utilizar los siguientes materiales, los cuales se dividen en dos experiencias:

Materiales utilizados:
*
* Red de difracción.
* Regla.
* Riel de montaje.
* Fuente de luz láser.

Parte 1:
1. Ubique inicialmente una luz láser frente a la rejilla de difracción y observe lo que ocurre en la pantalla.

2. Mida la distancia entre el punto central y elprimer máximo. Mida la distancia entre la rejilla y la pantalla y obtenga el ángulo formado.

Respuesta: Las distancias medidas en esta parte del Laboratorio y los datos otorgados por los elementos con los cuales se trabajaron, están resumidas en la siguiente tabla.

Tabla Nº1
Distancia entre 1º máximo y máximo central Y (m) | Distancia entre rejilla y pantalla ∆L (m) | Distancia entre...