FENÓMENO DE DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA CON RAYO LASER.

FENÓMENO DE DIFRACCIÓN E INTERFERENCIA CON RAYO LASER.

RESUMEN. En esta práctica se utilizo un generador de rayo laser y una película con determinadas rendijas para Estudiar los fenómenos de difracción de Franhofer por una rendija e Interferencia de la Luz laser a través de dos Rendijas con un rayo laser. Para el estudio de difracción se hallaron Los valores para las Longitudes de onda en base a los patrones de difracción: λ_1=5,44*〖10〗^(-7)±3,30〖*10〗^(-9) m y λ_2=6,87*〖10〗^(-7)±4,89〖*10〗^(-9) m , al promediar estos valores se obtuvo λ_prom=6,36*〖10〗^(-7)±2,95〖*10〗^(-9) m . Para estudiar el fenómeno de Interferencia, se utilizó la película de dos Rendijas de Young en y se halló la distancia entre las dos rendijas la cual debía dar 0,76 mm .

INTRODUCCIÓN:

En este informe se analizara principalmente la difracción e interferencia de la luz mediante el experimento de Young, también conocido como el “experimento de la doble rendija”, este experimento fue realizado por primera vez en 1803 por Thomas Young. Gracias a esta experiencia se comprobó que hay un patrón de interferencia de la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas. Esto demuestra que la luz ‘se propaga como una onda’, pero esto no quiere de decir que lo sea ya que la luz interactúa como una partícula (quantums de fotones energéticos), es por eso que se dice que la luz es de naturaleza dual.

Como sabemos la interferencia es una propiedad característica de las ondas, esta propiedad consiste en la superposición de dos o más ondas en el mismo punto del espacio. Hay dos tipos de interferencia la constructiva y la destructiva.

La interferencia constructiva (zonas brillantes): Esto ocurre porque la frecuencia de las ondas es similar y se crea una onda mayor. Cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. El resultado es una onda de mayor amplitud, en este caso se dice que las ondas están en fase.

La interferencia destructiva (zonas oscuras): Este fenómeno ocurre cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos individuales se reducen, en este caso se dice que las ondas están fuera de fase.

En el caso del experimento de Young, para que se pueda observar la interferencia de las ondas que provienen de las fuentes luminosas, es necesario que la diferencia de fase entre ambos haces sea constante y tengan la misma longitud de onda, es por esto que es necesario dividir el haz de luz, en este caso el proveniente de un láser.

La difracción es la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. Este es un fenómeno de tipo interferencial y como tal requiere la superposición de ondas coherentes entre sí.

En el caso del experimento de Young, lo vemos al hacer pasar el haz de luz por las ranuras, para analizar este fenómeno se aplica el principio de Huygens.

Difracción Fraunhofer por una rendija:

Con base en cuenta la figura 1, tendremos en cuenta las siguientes ecuaciones:

La intensidad de luz con longitud de onda λ difractada en una rendija de ancho b, obedece a la expresión:

I=I₀(senδ/δ)² Ec (01)

Donde I₀ es la intensidad incidente y,

δ=πbsenθ/λ Ec (02)

Es la diferencia de fase en cierto punto y θ la dirección del patrón de interferencia.El máximo principal es obtenido para θ≈0, mientras los mínimos se obtienen bajo la condición:

δ=πbsenθ/λ=nπ ; Ec (03)

Donde n= 1,2… Es decir, las direcciones están dadas por:

senθ=n λ/b Ec (04)

Fig. 1 Esquema para la difracción en una rendija.

Interacción de la luz laser en dos rendijas: si la luz laser inside en 2 rendijas de ancho b y separación a con ciertas dimensiones, para generar patrones de interferencia, la intensidad de la onda resultante detectada a una distancia d de las rendijas y teniendo en cuenta la difracción en cada una de ellas, tiene la forma:

I=I₀(senδ/δ)²cos²β Ec (05)

Donde: δ=2πbsenθ/λ Ec(06)

β=2πasenθ/λ Ec (07)

Pero si no es tenida en cuenta la difracción por una rendija (con θ≈0): I=I₀cos²β Ec (08)

Donde:

β=2π/λ Δr Ec (09)

Es la diferencia de fase en el punto de interés y Δr=r2-r1=asenθ es la diferencia de recorrido de las ondas, siendo r1 y r2 las distancias de cada rendija al punto de interferencia, a la separación entre las rendijas y θ la dirección del punto de interferencia con respecto a la longitud de onda incidente

Fig.2 Esquema de experimento de doble rendija de Young con Laser.

La condición de interferencia constructiva para los máximos será:

asenθ=nλ Ec (10).

Arreglo experimental:

El montaje experimental consta de un banco óptico sujetado firmemente y a su vez sobre este en la parte superior se inserta y se fija la fuente laser de He-Ne, el disco de medición de ángulos y el brazo soporte.

PROCEDIMIENTO.

Se realizó un montaje general del experimento, como en la figura 3.

Se realizo el montaje del esquema para el estudio de la difracción por una rendija que muestra la Fig.1 y obtener sobre la pantalla el patrón de difracción. Detectar los primeros mínimos de los patrones de difracción y medir la posición de los mismos. Se elaboró una tabla de la posición de los minimos en función de n.

Se realizo el montaje del esquema para el estudio de la interferencia de la luz laser a través de dos rendijas que muestra la fig. 2 y obtener sobre la pantalla el patrón de interferencia. Se detectaron los ángulos y posiciones para los cuales se obtiene máximos y mínimos. Se elaboró una tabla de la posición de los máximos en función de n.

RESULTADOS Y ANALISIS

Difracción de Franhofer

...