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• David Livias

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Experimento N° 06 LA MEDIDA DE LA LONGITUD DE ONDA DE UN LASER CON RED LINEAL 1. Habilidades y competencias Al término de esta actividad, los estudiantes deberán tener habilidades para: ⚫ Determinar la longitud de onda del láser utilizando una red de difracción de emisión con constante de red conocida. 2. Material Necesario 01 Banco óptico con escala milimetrada y zapatas niveladoras. 01 Una linterna de luz láser. 01 lente cilíndrico 01 Regla magnética 01 Caballeros metálicos con fijación magnética 01 Meza soporte de acoplamiento al caballero. 01 Panel óptico, con disco de Hartl, Tripode, hasta de varilla metálica y zapatas niveladoras. 01 Regla magnética, escala 350-0-350 mm, con divisiones de 1 mm 01 Red de difracción de emisión con 1000 líneas/mm

3. Montaje Mantener el láser apagado hasta que se dé instrucciones contrarias.

Figura 1 3.1 Realizar el montaje conforme a la Figura 1, donde la linterna laser y accesorios deben encontrarse en las siguientes posiciones sobre el banco óptico: Posicione la linterna laser sobre el banco óptico y alinee la lente cilíndrica a la linterna en la marca A de la escala II del banco óptico (escala central) de acuerdo a la Figura 2.

Lente cilíndrico

Figura 2 Atención! Nunca apunte el láser a los ojos de un ser vivo. Bloquee el haz laser con materiales absorbentes de modo que no traspase el área de su experimento. Cubra o mueva a otro lugar cualquier espejo u objeto reflector que pueda concentrar el haz a los ojos de alguien. Posesione la mesa soporte al caballero magnético y todo ello al banco óptico.

Fig 3 Instale la red de difracción sobre la mesa soporte conforme muestra la Figura 3. La red de difracción debe quedar alineada con la marca 0 de la escala II del banco óptico (escala central). Posicione el panel perpendicularmente al frente del banco óptico y fije una escala horizontal en el panel. Alineamiento de la regla ⚫ Proyecte el láser sobre la regla magnética. ⚫ Posicione el máximo central sobre el cero de la regla magnética. ⚫ Ajuste la regla para fijarla a 90° cm con relación al eje principal y con los primeros máximos laterales equidistantes de su punto central. De ser necesario, mueva lentamente la red de difracción esto hará que el primer máximo a la izquierda y el primer máximo a la derecha se tornen visibles sobre la regla.

4. Fundamentos teóricos La luz roja emitida por el láser consiste en una radiación electromagnética cuya longitud de onda es menor que un millonésimo de metro. Debido a diferencias microscópicas de los cristales del diodo del láser, la longitud de onda de cada conjunto solo puede ser especificado en una banda de 660 a 680 nanómetros (1 nm = 10-9 m) La técnica de inferencia de Young Para calcular la longitud de onda de estas radiaciones utilizaremos la técnica de inferencia de Thomas Young (o técnica o método de Young), desarrollada en 1801.

La constante de red La red de difracción utilizada tiene 120 ranuras por milímetro, lo que da una distancia entre dos ranuras consecutivas de 1/120 mm = 0.0083 mm.=8.33-3 mm. Llamamos constante de red a la distancia entre dos ranuras o grietas consecutivas de la red expresada en metros. Para la red de difracción mencionada su constante de red será: 10-6 m. 5. Procedimiento de las actividades 5.1 Con todo el conjunto debidamente armando prenda el láser. Observe la serie de puntos luminosos que aparecen sobre la regla horizontal. 5.2 Haga una marca P sobre la pantalla (regla) donde se verifica el primer máximo de la figura de interferencia. Considere 0 el máximo central. 5.3 Determine el valor de la distancia 0P. 0P = Distancia entre la marca P (Primer máximo) y el punto 0 (máximo central) 0P = 3cm 5.4 Mida la distancia L entre la red de difracción y el punto 0. L = 38cm 5.5 Observe en la Figura 4 que en el punto P, la onda originaria del orificio inferior viaja una distancia mayor.

Figura 4 Este retraso es representado por:

Δx=dsenθ d= distancia que separa dos agujeros consecutivos(o ranuras) = constante de red θ=ángulo de difracción(entre la dirección L y la dirección 0P) Este atraso es equivalente a los números enteros 0, 1, 2, 3………m de la longitud de onda λ, la interferencia será constructiva en el punto P y observamos la siguiente expresión matemática:

m λ = d senθ donde : m = número de orden de difracción (en este experimento usaremos m=1) d =distancia entre un par de ranuras de la red de difracción( d =8.33nm ) θ=ángulo de difracción del rayo. Note que :

senθ=

0P 0P 0P = = hip √ 0 P2 + L2 H

Para calcular λ, utilizamos la red de difracción de 120 rendijas por milímetro, podemos usar la siguiente expresión simplificada Para m=1

( 0HP ) 8.33 nm

λ=

(

λ=

λ=

3 cm 8.33 nm √ ( 3 cm )2+ (38 cm)2

)

3 x 8.33 nm 38.118

λ=655.59 nm para m=2

2 λ=

( 0HP ) 8.33 nm 7 cm 33 nm √ (7 cm )2 +( 38 cm )2

2 λ=

(

2 λ=

7 x 8.33 nm 38.63

λ=754.72 nm

)

.