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Tipo: Apuntes
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Objetivo de la Práctica :
En esta práctica se buscara estudiar un caso de la difracción de la luz en
rendijas, además de apreciar este fenómeno de luz. En el experimento, se
buscara obtener el ángulo de difracción de la luz con cálculos realizados con
los datos obtenidos de las mediciones.
Marco Teórico:
En general la difracción ocurre cuando las ondas pasan a través de pequeñas
aberturas, alrededor de obstáculos o por bordes afilados. Cuando un objeto
opaco se encuentra entre la fuente puntual de luz y una pantalla como se
muestra en la imagen superior, la frontera entre las regiones sombreadas e
iluminada sobre la pantalla no está definida. Una inspección cuidadosa de la
frotera muestra que una pequeña cantidad de luz se desvía hacia la región
sombreada. La región fuera de la sombra contiene bandas alteradas brillantes
y oscuras, donde la intensidad de la primera banda es más brillante que la
región de iluminación uniforme.
La Difracción de Fresnel o también difracción del campo cercano es un
patrón de difracción de una onda electromagnética obtenida muy cerca del
objeto causante de la difracción (a menudo una fuente o apertura). Más
precisamente, se puede definir como el fenómeno de difracción causado
cuando el número de Fresnel es grande y por lo tanto no puede ser usada
la aproximación Fraunhofer (difracción de rayos paralelos).
Mediciones debidamente realizadas:
Una de las ramas más antiguas de la física es la óptica, ciencia de la luz, que
comienza cuando el hombre trata de explicar el fenómeno de la visión
considerándolo como facultad anímica que le permite relacionarse con el mundo
exterior.
Dejando de lado as ideas más antiguas sobre la naturaleza de la luz, los máximos
protagonistas de esta historia son Isaac Newton y Cristian Huygens. Ambos
científicos fueron contemporáneos y llegaros a conocerse en 1689. un año más
tarde aparece la obra de Huygens, mientras que Newton publica su obra en 1704.
en sus obras aparecen las dos teorías clásicas ondulatoria y corpuscular sobre la
naturaleza de la luz.
Teoría Corpuscular
Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz está
compuesta por diminutas partículas materiales emitidas a gran
velocidad en línea recta por cuerpos luminosos. La dirección de
propagación de estas partículas recibe el nombre de rayo
luminoso.
La teoría de Newton se fundamenta en estos puntos:
Propagación rectilínea. La luz se propaga en línea recta porque
los corpúsculos que la forman se mueven a gran velocidad.
Reflexión. se sabe que la luz al chocar contra un espejos se
refleja. Newton explicaba este fenómeno diciendo que las
partículas luminosas son perfectamente elásticas y por tanto la
reflexión cumple las leyes del choque elástico.
Objetivo de la Práctica :
Conocer la aplicación de las redes y experimentar de forma práctica sobre
el tema. En cuanto al experimento, determinar en el caso 1 su periodo y
longitud de onda, y en el caso 2 determinar el número de rendijas de la red de
parámetros desconocidos.
Marco Teórico:
Las redes de difracción son una herramienta muy útil para la medición de la
longitud de onda de la luz. Consiste en un gran número de rayas o rendijas
igualmente espaciadas y marcadas o grabadas sobre una superficie plana.
Cuando se trata de una red de reflexión la luz se refleja en los salientes entre
las rayas marcadas. En el caso de las redes de transmisión, la luz pasa a
través de los espacios transparentes que existen entre las rayas marcadas.
El diagrama de interferencia producido sobre una pantalla a gran distancia
de la red es el debido a un
gran número de focos
igualmente espaciados. Los
máximos de interferencia se
encuentran en ángulos q dados
por
d. sen ( ϑ )= ± m λ
en donde m se denomina
número de orden. La posición
de un máximo de interferencia
no depende del número de focos, pero cuantos más focos existan, más nítidos
e intensos serán dichos máximos.
Una interesante aplicación de las redes de difracción consiste en la
producción de una fotografía tridimensional denominada holograma. En una
fotografía ordinaria, se recibe y registra sobre una película la intensidad de la
luz reflejada por un objeto. Cuando la película se mira con luz transmitida, se
obtiene una imagen bidimensional. En un holograma, un haz procedente de un
láser se descompone o divide en dos haces, un haz de referencia y un haz
objeto. El haz objeto se refleja se refleja en el objeto a fotografiar, y el
diagrama de interferencia entre él y el haz de referencia se registra sobre una
película fotográfica. Esto puede hacerse porque el haz de láser es coherente,
de modo que puede mantenerse constante la diferencia de fase relativa entre
el haz de referencia y el haz objeto durante la exposición. Las franjas de
interferencia. En la película actúan como una red de difracción. Cuando se
Marco teórico extra:
Sea un foco de luz monocromática (=compuesta de una única longitud de onda )
que emite frente de ondas de cualquier forma. Cuando esta luz atraviesa un
agujero cuyo tamaño sea del orden de o menor que la longitud de
onda, independientemente de la forma del frente de ondas que está incidiendo
sobre el agujero, éste se convierte en un foco emisor de ondas (casi)
semiesféricas. A este fenómeno se llama difracción, y no debe ser confundido con
la refracción. Si en cambio ser un agujero es una rendija muy alargada de anchura
del orden de la longitud de onda , la rendija se convierte en una foco emisor de
ondas (casi) semicilíndricas. Una onda cilíndrica, así como una onda esférica, se
propaga en todas las direcciones. Se llama red de difracción a la sucesión de
rendijas muy estrechas separadas entre sí por la misma distancia d.
Veamos el caso de la figura 1, donde hay representadas tres rendijas de una red
de difracción; la anchura de cada rendija se toma prácticamente como cero, de tal
forma que podamos considerar que cada rendija es una fuente de frente de ondas
cilíndricas perfectas. Supongamos que ahora sobre la red incide
perpendicularmente no una luz monocromática sino luz blanca (=compuesta de
muchas longitudes de onda distintas). Cada rendija emite en todas las
direcciones cada una de las longitudes de onda de la luz blanca. Tomemos una
dirección, determinada por el ángulo medido con respecto a la perpendicular a
la red: en esta dirección llegan los rayos de cada longitud de onda a nuestro ojo
situado a gran distancia, por lo que podemos considerar que los rayos llegan
paralelos (también pueden llegar a un pequeño telescopio como en la práctica del
laboratorio). En el ojo se enfocan todos los rayos en punto y de esta forma se
llevan todos los rayos a interferir entre sí. Para cada longitud de onda, esta
interferencia será constructiva o destructiva dependiendo de si los rayos que
llegan desde cada rendija están o no en fase entre sí.
Objetivo de la Práctica:
Entender el fenómeno de la polarización, los tipos que existen, los materiales
polarizados, y la ley que explica la polarización, además de hacer un experimento
para conocer y observar más a detalle.
Marco Teórico:
En la polarización, las características transmitidas por una onda se filtran en una
dirección de desplazamiento entre todas las direcciones aleatorias inicialmente
posibles. Este fenómeno presenta particular interés en el caso de la luz, donde la
polarización del campo electromagnético que se transmite permite aprovechar con
fines específicos la energía asociada.
En las ondas mecánicas, se llama vector polarización al que define el
desplazamiento instantáneo de las partículas del medio sometidas a la oscilación
ondulatoria. Este vector puede apuntar, en principio, en cualquier dirección para
cada partícula.
vibran en la dirección de desplazamiento de la onda, el vector polarización es
colineal con la dirección de propagación.
dirección perpendicular a la del movimiento de la onda, el vector polarización está
siempre contenido en un plano normal a la dirección de propagación.
Estas consideraciones sobre la polarización son extensibles también a las ondas
electromagnéticas, como en la luz.
El desplazamiento instantáneo de las partículas del medio sometidas a un
movimiento de oscilación según una onda mecánica adopta inicialmente cualquier
dirección y se expresa por medio del vector de polarización.
Dentro de las ondas transversales, el movimiento del vector polarización tiene
lugar en un plano perpendicular a la propagación de la onda. Para precisar con
mayor exactitud la naturaleza de este movimiento, se consideran dos situaciones
típicas:
dirección de propagación, las partículas del medio oscilan en una recta cuya
dirección no varía de un punto a otro. En tal caso, se dice que la onda está
linealmente polarizada.
perpendicular a la dirección de propagación, la oscilación de las partículas puede
apreciarse como una superposición de vibraciones no colineales. Entonces, se
dice que la onda no está polarizada. Un caso interesante de esta situación se
produce cuando la onda está polarizada circularmente.
