Universidad Tecnológica de Bolívar Laboratorio 8 de Física II: Difracción de la luz Facultad de Ciencias Básicas
EXPERIENCIA 8 DIFRACCIÓN DE LA LUZ OBJETIVO Observar el fenómeno de difracción con luz. EQUIPOS 1 Láser He‐Ne 1 Banco óptico, perfil normal 2 m 1 Ranura ajustable 3 Bases de soporte 1 pantalla TEMAS DE CONSULTA • ¿Qué es la luz? ¿Cuáles son las características de una luz monocromática? • Principio de Huygens. • ¿Qué es la difracción? • ¿Cuál es la condición para obtener un patrón de difracción de Fraunhofer? • Condición de mínimos de intensidad en el patrón de difracción de una sola ranura. •
¿Cómo se obtiene la longitud de onda de emisión de un laser a través de un montaje d e difracción por una ranura simple? • ¿Cómo se obtiene el grosor de un cabello a través de su patrón de difracción? •
Revise el siguiente link: http://wps.aw.com/aw_young_physics_11/13/3510/898595.c w/index.html (Numeral 16.6) y registre en una tabla algunos valores de ancho de abertura, l ongitud de onda, distancia de observación, posición de máximos o mínimos en los diagramas de difracción por un a ranura con el fin de compararlos con los datos que se obtendrán en el laboratorio. MONTAJE D Figura 1. Montaje para la difracción de una ranura.
I Universidad Tecnológica de Bolívar Laboratorio 8 de Física II: Difracción de la luz Facultad de Ciencias Básicas a Figura 2. Ranura de ancho ajustable
x1 x2 x3 Figura 3. Patrón de difracción de una ranura simple
PROCEDIMIENTO 1. Coloque el laser sobre la base de soporte y colóquelo en un extremo del riel, tal como lo muestra la figura 1. De la misma forma, tome la pantalla y colóquela muy cerca de la salida del laser. 2. Encienda el láser y coloque un punto con un lápiz donde el haz láser incide sobre la pa ntalla. 3. Retire la pantalla hacia el otro extremo del riel y alinee el laser de tal forma que el haz l aser incida sobre el punto marcado en la pantalla. Cuando logre esto, ya el laser se encuentra práctic amente alineado. Apague el laser. 4. Tome la ranura y ajuste un ancho a = 0.1 mm con ayuda de la paleta amarill a y su escala (figura 2). Ahora, Insértela en una base de soporte y colóquela frente a la salida del laser. 5. Encienda el láser y ajuste la altura de la ranura hasta que el haz incida en su cen tro y se observe un patrón de difracción sobre la pantalla. 6. Mida la distancia D entre la ranura y la pantalla de observación (figura 1).
7. Mida la posición de los tres primeros mínimos en el patrón de difracción observado (v er figura 3) y registre los datos en la tabla 1. a = 0.1 mm D = m (mínimo) x (cm) 1 2 3 Tabla 1. 8. Repita el procedimiento para otro valor D de ancho de la ranura y llene otra tabla como la uno. 9. Cierre totalmente la abertura y observe lo que sucede a los mínimos del patrón de difra cción a medida que la abre lentamente. II
Universidad Tecnológica de Bolívar Laboratorio 8 de Física II: Difracción de la luz Facultad de Ciencias Básicas 10. Registre el valor del ancho de la ranura en la posición donde el patrón de difr acción se pierde (no hay máximos ni mínimos de intensidad, sin embargo el haz sigue incidiendo en los borde d e la ranura). 11. Ahora cierre lentamente la abertura y observe lo que le sucede a los mínimos del patró n de difracción. 12. Coloque un cabello en lugar de la abertura, registre las posiciones de los tres primeros mínimos en el patrón de difracción y la distancia desde el cabello a la pantalla. 13. Tome un calibrador micrométrico y mida el grosor del cabello. ANÁLISIS 1.Con cada posición del mínimo de la tabla 1, calcule la longitud de onda (λ) del laser de He‐Ne. Calcule un promedio de los valores de la longitud de onda obtenidos y calcule la exactitud del valo r encontrado con el dado por el fabricante. 2. Repita para el otro valor de la abertura. 3.Calcule el grosor del cabello con los datos registrados de su patrón de difrac ción. Calcule la exactitud respecto al medido con el calibrador. 4.¿Por qué se pierde el patrón de difracción cuando se aumenta o disminuye d emasiado el ancho de la ranura? 5.¿Cómo debe ser el ancho de la abertura para que la luz láser sufra difracción apreci able? Justifique. 6.¿Qué diferencia existe entre el patrón de difracción de una ranura y el de un cabello con las mismas dimensiones? 7. ¿Es un fenómeno de difracción propio de las ondas? 8. ¿Se puede estudiar la luz como una onda? Justifique. 9. Realice conclusiones. III
