DIFRACCIÓN CON UN LASER

DIFRACCIÓN CON UN LASER

OBJETIVOS

• Realizar un estudio del fenómeno de la interferencia con un láser.

• Comprobar el experimento de Young mediante ondas generadas con un Láser.

MATERIALES

- Un láser

- Un banco óptico

- Rejillas con doble ranura

- Una pantalla de observación

- Un pie de rey

SISTEMA

El sistema consiste en dos fuentes generadas en una rejilla de doble ranura por medio de un láser, la cual se encuentra a una distancia determinada de la pantalla como en la figura 1. La práctica consiste en medir la longitud de onda utilizando la relación 1 (la cual se obtiene empleando la distancia entre máximos consecutivos).  Luego, utilizando la expresión de Young se calcula la longitud de onda λ (valor experimental), y sabiendo que el valor real de λ es  ∼ 670 nm se puede expresar finalmente el resultado como, λ ± Δλcm.

MODELO TEÓRICO

De acuerdo con el montaje, se tienen dos fuentes s1 y s2 (que son las franjas en la rejilla donde emerge la luz laser) las cuales se encuentran separadas por una distancia d en la rejilla (ver figura 1).  En estas condiciones las ondas que emergen de s1 y s2 tienen la misma frecuencia y amplitud y están en fase.  La franja luminosa o máximo en un punto arbitrario p es la resultante de las ondas que provienen de ambas fuentes.

[pic 1]

Figura 1

Obsérvese que, con el fin de llegar a p, una onda de la fuente inferior viaja mas lejos que una onda de la fuente superior una distancia igual a  dsenθ.  Esta es la diferencia de la trayectoria donde δ:  

δ  =  r2 – r1 =  dsenθ

Si la diferencia de trayectoria es cero o algún múltiplo entero de la longitud de onda, las dos ondas está en fase en P y se produce interferencia constructiva.  Por tanto,

δ =  dsenθ = mλ  (m = 0, ±1, ±2,....)

Cuando la diferencia de trayectoria es un múltiplo impar  de λ/2,  las dos ondas que llegan a p están 180 ° fuera de fase  y dan origen a interferencia destructiva. Por tanto:

                                               δ =  dsenθ =  (m + 1/2) λ  (m = 0, ±1, ±2,....)

Con estos resultados y con la aproximación de que  senθ  ≈ tanθ   se puede obtener que:

ybrillante  =   λLm/d

yoscura    =   λL(m + 1/2)/d

La distancia para dos máximos consecutivos es pues:

[pic 2]

TOMA DE DATOS Y PRECAUSIONES

1. Se realiza el montaje colocando sobre el banco óptico en su orden: el laser, la rejilla y la pantalla, todos separados una distancia cualquiera a fin de obtener el patrón de interferencia.  Luego mida la diferencia entre dos máximos consecutivos y tenga en cuenta el valor de separación de las franjas en la rejilla, d junto con la distancia a, la cual debe ser mucho mayor que d.

1. Repita el procedimiento anterior para otras distancias a y d.  Lleve sus datos a la tabla de datos y de acuerdo con la expresión 1 calcule λ experimental.

1. Con  el valor real de λ,  reporte el resultado final como:

λ ± Δλ  m

BIBLIOGRAFIA

     - Raymond  A. Serway;  Física  vol. I y II,  Mc Graw-Hill.

- W. Edward Gettys-Frederick J. Keller-Malcolm J. Skove; Física Clásica y              

   Moderna;  Mc Graw-Hill/Interamericana de España S.A., 1991

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