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• Deivis J' Gutierrez

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Universidad De Carabobo Facultad Experimental De Ciencias y Tecnología Departamento de Química Laboratorio de Ondas y Óptica Kevyn Porras, 26.325.755

Interferencia y Difracción Resumen La interferencia y difracción son fenómenos característicos de las ondas, sea de cualquier tipo (electromagnéticas, sonoras, luminosas etc.) la cual pueden ocurrir en la naturaleza de manera espontanea o con la ayuda del ser humano con las herramientas necesarias. Estos fenómenos mayormente están relacionadas entre si, a veces suelen confundirlas aunque son diferentes más que todo en sus mecanismos ya que la interferencia se trata de la unión o superposición de dos o más ondas y la difracción es

la desviación que toma una onda al encontrarse al frente de un

obstáculo aunque esta es tan pequeña que es difícil de notar. Para fines de estudio en un laboratorio se da uso a un laser de He-Ne que viene consigo una determinada longitud de onda asociada de manera que mediante el uso de una fórmula establecida proveniente de la ecuación de interferencia constructiva y destructiva la cual tiene distintas aplicaciones

1.

muchas veces por falta de

Introducción y

conocimiento sobre estos

difracción son fenómenos

temas no nos damos cuenta

que ocurren en las ondas

de ello como es el caso del

pueden ocurrir de manera

reflejo

espontanea en la naturaleza

pueden ver en la burbujas o

en el día a día aunque

las plumas del pavo real

La

interferencia

arcoíris

que

se

por lo tanto el siguiente

teniendo una onda resultante menor

informe está elaborado con

a ellas

el fin de dar

a conocer

algunos aspectos básicos

 2.1

sobre estos dos fenómenos

constructiva:

y

a

entender

dsen θ brillante=nλ

una

práctica

(1)

dando

mediante

realizada en un laboratorio y ver el cómo incide los diferentes tipos de rendijas en

el

patrón

interferencia una

luz

interferencia

de

estudiando

monocromática

proveniente de un laser

n= (0,±1, ±2,…) d : Separación entre rendijas λ : longitud de onda dsenθ: Distancia de trayectoria δ  2.2 interferencia destructiva: 1 dsenθoscuro=( n+ ) λ 2

(2) II. Marco Teórico

n= (0,±1, ±2,…)

La interferencia se trata de la

d : Separación entre rendijas

superposición de dos o más ondas

λ : longitud de onda

ya que las ondas se pueden expresar

dsenθ:

como magnitudes vectoriales esta

trayectoria δ

se

pueden

añadir

o

sustraer

dependiendo de su diferencia de fase , por lo tanto al tener las mismas diferencia de fase estas

Distancia

de

 2.3 Longitud de onda: λ=

Yd nL

(3)

ondas se van a sumar y tendrán una

Y: Distancia entre la mancha

onda resultante mayor a ellas siendo

central y la n-esima mancha

una interferencia constructiva

brillante

sin

embargo al tener diferencias de fase

d: Separación entre rendijas

diferentes estas se van a sustraer

L: Distancia entre la rendija y la pantalla

n: nro de

machas tomada para

medir Y

un banco óptico se ilumina una

 2.5 Red de difracción: Nd=

placa de una sola rendija de 0,02

λL Y

mm reflejando un patrón de interferencia en una pantalla

(4)

2. Se mide la distancia con una cinta

Y: Distancia entre la mancha central y la n-esima mancha brillante Nd:

1. Con el uso de un laser de He-Ne y

métrica desde la placa hasta la pantalla 3. Observando

Separación

entre

líneas

(1mm/600 líneas)

el

patrón

de

interferencia se mide con un vernier desde la mitad de la

L: Distancia entre la rendija y la pantalla

mancha brillante central hasta la el centro de la n-sima mancha oscura

λ : longitud de onda

que

aparezcan

en

el

patrón

obtenido 4. Usando la formula de la Ec.(3) se puede obtener la longitud de onda

III. Procedimiento

asociada y compararse con el

experimental

valor ya tabulado del laser de unos

El laboratorio se hizo uso de los siguientes materiales:

5. Se repite este proceso con las rendijas de ( 0.004 cm, 0.008 cm,

 Laser de He-Ne de 633nm

0.016cm)

 Una Cinta métrica

 3.2 Experiencia 2, Red de

 Un Vernier  Rendijas

difracción rectangulares

de

diferentes tamaños

1. Se ilumina una placa la cual tiene 600 líneas por cada 1mm,

 Banco óptico  3.1

633 nm

con el laser de He-Ne de 633 nm Experiencia

1,

difracción por una rendija

2. Se mide la distancia que hay desde la placa hasta la pantalla

anchura del cabello, despejando d de la Ec.(3)  3.4

con una cinta métrica 3. Se utiliza una cinta métrica ya

Experiencia

Interferencia

que la distancia para medir la

por

4, doble

rendija

distancia del centro de la mancha

1. Se utiliza un laser de 633 nm

central brillante con respecto al

para iluminar un placa de doble

centro de las otros manchas

rendija de 0.04mm con una

brillantes

separación

4. Usando la formula de la Ec.(4) se calcula la separación que hay entre las líneas  3.3

entre

ellas

de

0.025cm 2. Se mide la distancia que hay desde la placa hasta la pantalla

Experiencia

3,

Anchura de un cabello

con una cinta métrica 3. Con un vernier se mide la

1. Se ilumina con un laser de He-

separación que hay desde el

Ne de 633 nm a una placa de una

punto brillante central hasta los

rendija la cual tiene entre si un

punto

cabello

observe

2. Se

observa

que

mejor

patrón

de

4. Usando la Ec.(3) se puede

mide

la

obtener la longitud de onda de

separación que hay desde el

manera que debe ser aproximada

centro

a los 633 nm tabulados

interferencia la

el

brillante

y

se

mancha

central

brillante con respecto al centro

5. Este

proceso

debe

repetirse

de la mancha oscura que mejor

cuando las rendija tienen una

observe

separación de ( 0.5mm, 0.25mm

3. Mide la distancia que hay desde la pantalla a la placa con una cinta métrica 4. Al tener todo en la misma unidad procede a medir la

con rendijas de 0.08mm)

IV. Resultados  4.1 Tabla 1: Experiencia 1 Tabla 1.1: Rendija de 0.02mm

d(cm) 0.002 0.002

L(cm) 181 181

n 1 2

Y(cm) 5.4 10.56

Tabla 1.2: Rendija de 0.04mm d(cm) 0.004 0.004 0.004

L(cm) 181 181 181

n 2 3 4

Y(cm) 5.42 8.23 11.7

λ(nm)Tabla 4.2: Doble rendija (0,5mm 596.685 de separación) 583.425 d(cm) L(cm) n Y(cm) λ(nm) 0.05 0.75 522.284 179.5 4 λ(nm) 0.05 1.94 540.39 179.5 10 598.895 Tabla 4.3: Doble rendija (0,25mm 606.262 646.409 de separación; 0,08mm de

espesor)

Tabla 1.3: Rendija de 0.08mm d(cm) 0.008 0.008 0.008 0.008

L(cm) 181 181 181 181

n 1 2 3 4

Y(cm) 1.59 2.97 4.37 5.75

d(cm) L(cm) n λ(nm) 0.025 179.5 2 702.762 656.354 643.831 V. Conclusión y 635.359

L(cm) 181 181 181

n 4 6 8

Y(cm) 3 4.5 6.8

comparado con el valor ya tabulado del laser de He-Ne

Red de difracción

usado en el laboratorio el cual

L(m) λ(nm) Nd(m) 1.85 633 1.53E-06

tiene una λ=633nm Por lo tanto los resultados

 4.3 Tabla 3: Experiencia 3

obtenidos en la tabla 1.1 no son

Anchura de un cabello

Y(m) 0.0205 0.0788

L(m) 1.81 1.81

λ(nm) 633 633

n 1 4

d(mm) 0.05589 0.05816

 4.4 Tabla 4: Experiencia 4

Y(cm) 0.9

de 633nm, por lo cual hay que de

nuevo hecho

por

el el

observador

de espesor)

n 2

valor tabulado por el laser que es

procedimiento

(0,250mm de separación; 0,04mm

L(cm) 181

validos ya que no están cerca del

verificar

Tabla 4.1: Doble rendija

d(cm) 0.025

discusión

En esta experiencia se obtuvo λ(nm) 662.983 el valor de la longitud de onda 662.983 751.381 (λ) de manera que pueda ser

 4.2 Tabla 2: Experiencia 2

Y(m) 0.765

λ(nm) 640.669

 5.1 Experiencia 1

Tabla 1.4: Rendija de 0.16mm d(cm) 0.016 0.016 0.016

Y(cm) 0.92

λ(nm) 621.547

En las tablas (1.2, 1.3, 1.4) son validos

ya

que

alcanzan

aproximadamente

el

valor

Esta experiencia tiene como fin

tabulado ya del laser que es de

el medir la anchura que posee un

633 nm

cabello atreves del fenómeno de

Además observando los datos obtenidos en dichas tablas se puede

determinar

que

el

aumentar el espesor de las rendijas, en

el patrón de

difracción se va a volver más pequeños los espacios entre los máximos (puntos brillantes y los mínimos (puntos oscuros)  5.2 Experiencia 2 El objetivo buscado de esta experiencia es el medir la separación que hay entre las

difracción, observando los datos de la tabla 3 se puede ver que en este caso se busco obtener el valor de d dando un valor que se asemeja a la anchura de un cabello promedio  5.4 Experiencia 4 En esta experiencia se mide la longitud de onda asociada al patrón de interferencia de doble rendija y luego comparar con el valor ya tabulado del laser que es igual a 633 nm Como se puede observar en la

líneas (Nd) que tiene la rendija

tabla 5.2 es un valor que no se

usada para observar el patrón de

acerca al valor tabulado de

la red de difracción, ya que

longitud de onda por el cual es

experimentalmente se sabe que

recomendable repetir el proceso

por cada 1mm hay 600 líneas

en busca de un error proveniente

Como se puede observar en la

del observador el cual pueda ser

tabla 2 el valor Nd obtenido es

corregido y asi obtener valores

aproximadamente el valor 1x10-

más confiables

6m el cual es el valor obtenido

Sin embargo en las tablas (5.1,

experimentalmente, por lo tanto

5.3) se obtuvo resultados que si

este valor es considerado valido

son aproximados al valor

de acuerdo a los resultados

tabulado por lo tanto se pueden

 5.3 Experiencia 3

considerar como validos ya que

no presentan tanta diferencia entre dichos valores y los 633nm tabulados del laser

VI. Recomendaciones 1. Tomar el mayor numero de mediciones manera

posibles

que

se

de pueda

promediar y tener el valor más real y por lo tanto resultados más de acuerdo a la realidad 2. El dominar el manejo de instrumentos para

de

evitar

medición errores

determinados 3. Dominar el uso de cambio de unidades

de manera que

pueda ser rápido y eficaz 4. Tener conocimiento previo antes de realizar la practica acerca de las formulas y definiciones importantes que serán usadas en el laboratorio

VII. Referencias Bibliográficas  Halliday, David (2007). Fundamentals of Physics (en ingles) (8ª edición)

 Paul A. TIPLER – Gene MOSCA (2005), Física para la ciencia y la tecnología, 5ta edición, volumen 2  Raymond A. Serway y John W. Jewett, Jr, Física para ciencias e ingeniería con Física Moderna 2009, 7ma edición, volumen 2