GUÍA PRACTICA PARA CALCULAR LONGITUD DE ONDA

PRACTICA: REFRACCIÓN DE LA LUZ CON UN LÁSER CASERO

OBJETIVOS

Analizar el fenómeno de difracción de la luz de un rayo láser en un CD.

Determinar la distancia entre los surcos de un CD.

Observar los diferentes fenómenos que abarca el estudio de la óptica como lo es la refracción con láser.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La luz presenta difracción: La luz, considerada como onda electromagnética, presenta todos los fenómenos asociados al movimiento ondulatorio, entre ellos la difracción. Sin embargo, debido a la corta longitud de onda correspondiente a la región visible del espectro electromagnético (400 nm a 750nm), se requieren aberturas u obstáculos muy pequeños (del orden de la longitud de onda) para poner de manifiesto tales fenómenos.

La difracción de Fraunhofer: Si un haz de luz monocromática y paralela (el puntero láser) incide normalmente sobre una red de difracción, los distintos puntos de la superficie se convierten en centros de nuevas ondas secundarias (principio de Huygens). Si colocamos una pantalla al otro lado de la red, observaremos sobre ella una serie de franjas claras y oscuras alternadas, debido a las interferencias de las ondas secundarias procedentes de las distintas rendijas de la red de difracción.

El estudio matemático del fenómeno se simplifica si la pantalla está lo suficientemente alejada de la red como para poder considerar paralelos todos los rayos que, partiendo de la red, alcanzan un punto determinado de la pantalla. En estas condiciones se habla de difracción de Fraunhofer, en contraposición con la difracción de Fresnel , cuando la pantalla está próxima.

Condición de máximo: En la figura se muestra un haz difractado que forma un ángulo  con el incidente. N=0,1,2…. A=distancia entre dos rendijas consecutivas La condición de máximo será: sen  = n  /a

Distribución de intensidades luminosas: Se obtienen franjas claras y oscuras distribuidas alternativamente en torno a una franja central brillante, producida por los rayos no desviados. De la expresión sen  = n  /a puede deducirse:

El ángulo  correspondiente a un máximo de orden n, es mayor cuanto mayor sea .

La separación angular entre dos máximos de iluminación consecutivos aumentará al aumentar el número de rendijas por unidad de longitud.

EQUIPOS Y MATERIAL REQUERIDO

Disco Compacto o CD

Láser λ = 630 – 680 nm

Regla

Palos de balso

Bisturí

Cinta

PROCEDIMIENTO

Quitar cuidadosamente la capa que recubre el CD.

Realizar el montaje de la Figura 1.

Incidir el rayo láser a través del CD paralelo a la base.

Medir la distancia entre el punto central y el primer punto observado debido a la refracción.

Hallar el ángulo de incidencia entre el punto “x” (distancia entre el punto central y el primer punto refractado) y “y” (distancia entre el CD y la pantalla)

θ=〖tan〗^(-1) (x/y)

Hallar la distancia “d” entre los surcos de un CD mediante la fórmula:

d= λ/(sen (θ))

Colocar los datos obtenidos en la siguiente tabla, repitiendo las medidas modificando la distancia pantalla-CD para obtener un valor medio de la “d”.

x (cm) y (cm) θ d (m)

DATOS A REPORTAR

Distancia punto central y el primer punto

Angulo de incidencia entre el punto x y y

Distancia entre cada surcó del CD

CUESTIONARIO

Explica por qué se obtiene el patrón observado

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