FACULTAD DEFACULTAD DECIENCIAS EXACTASCIENCIAS EXACTAS

Y NATURALESY NATURALES

Informe de Práctica de Laboratorio

FISICA: OSCILACIONES, ONDAS Y OPTICA

Interferencia

Juan Fernando Jaramillo MoralesAngélica Benítez C

Steven Vargas Villanueva Cód.: 1011076, Laura Quintero Velásquez Cód.: 1012051., Sharon L Gómez Villegas Cód.: 1012017, Juan Pablo Molano Villa Cód.: 1011050, Sebastián C Mendoza.Còd.:1012034

Grupo de Trabajo N°3

Fecha de presentación: 13/05/2014 Horario: Martes 4 – 6 pm

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Resumen

Con este informe observaremos el fenómeno de la reflexión de la luz, y la refracción de la luz en un prisma y sus índices correspondientes por medio de la práctica.

Palabras Clave: reflexión, refracción, luz, prisma, velocidad de la luz, índices.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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1. Introducción

En esta experiencia buscaremos observar los distintos fenómenos ópticos producidos por la reflexión y la refracción de la luz por medio de un prisma, utilizando un laser como haz de luz haciéndolo pasar por el prisma.

2. Objetivos

Analizar la distribución de intensidad del patrón de interferencia generado por un haz de luz al incidir sobre una doble rendija

Determinar la separación entre dos rendijas haciendo uso del fenómeno de la interferencia de la luz.

Determinarla distancia entre surcos en un CD haciendo uso del fenómeno de la interferencia de la luz,

Comprender las diferencia principales entre el fenómeno de la inferencia y la difracción.

3. Marco Teórico

La interferencia de las indas luminosas que pasan a través de dos rendijas fue demostrada por primera vez por Thomas Young en 1801. La luz incide sobre una pantalla con una pequeña rendija. Las ondas luminosas salen de esta rendija y llegan a una segunda pantalla que contiene dos pequeñas rendijas. Estas dos rendijas juegan el papel de dos fuentes luminosas coherentes, ya que la luz que surge (y se difunde a causa de la difracción) de ellas se origina en la misma fuente y por consiguiente, mantienen una relación de fase constante. La luz que sale por las dos rendijas produce un diagrama visible en la pantalla de observación; el diagrama consiste en una serie de bandas paralelas claras y oscuras, llamadas franjas. Cuando las ondas luminosas que salen de las dos pequeñas rendijas llegan a un punto de la pantalla en el que se produce una interferencia constructiva, aparece una franja brillante. Cuando las ondas luminosas que salen de las dos rendijas llegan a un punto de interferencia destructiva, el resultado es una franja oscura. En las zonas situadas entre el punto medio de una franja brillante y el punto medio de una oscura se produce lo que se denomina una interferencia parcial.

La Fig. 1 muestra un diagrama esquemático donde las dos rendijas se comportan como fuentes coherentes de ondas luminosas, lo que produce un patrón de interferencia. Los puntos donde las ondas se interceptan producen una interferencia constructiva y se observa una franja brillante o máximo de intensidad.

La condición para que se formen los máximos de intensidad (interferencia constructiva) está dada por:

dsenθ=mλ (m=1, 2, 3,…)

Donde:

d: Separación entre rendijasθ: Separación angular entre el máximo central y los máximos adyacentes de intensidad que se observan en la pantalla.λ: Longitud de onda de la fuente de luz.m: Orden del patrón de interferencia para los máximos de intensidad.

Teniendo en cuenta ciertas consideraciones para angulos pequeños se tiene finalmente que la separación entre rendijas d esta expresada por:

(m=1, 2, 3,…)

Donde:

Figura No 1Reflexión de la luz en un prisma

Figura No 2Multimetro y fotoamplificador 2

Desplazamiento d [mm]Voltaje V [V]021.90,433.50,8101.21,2131.01,676.4263.32,49.02,87.53,232.53,623.3413.54,41.

74,86.25,219.15,610.763.0

Tabla No. 1

D(cm)Y1(cm)-Y1(cm)Y promedio3013.713.713.72511.911.911.9209.49.49.4

157.27.27.2105.15.15.1

Tabla No. 2

y: Distancia entre el máximo central y los máximos de intensidad adyacentes.D: Distancia entre la doble rendija y el foto receptor.

4. Equipo Utilizado

- Laser de Helio-Neón- Riel Óptico- Disco de rendijas múltiples- Fotoreceptor- Fotoamplificador- Multimetro- Tornillo micrométrico- CD

5. Procedimiento

Determinación de la separación entre rendijas

1. Conecte el multimetro al fotoamplificador como se muestra en la Fig. 2

2. Monte el laser en el soporte y encájelo en el riel óptico.

3. Coloque el disco de rendijas múltiples a 10 cm del laser y a 100 cm del fotoreceptor como se muestra en la Fig. 3

4. Ajuste el disco de las rendijas múltiples con la doble rendija de 0,04 mm de ancho y de 0,25 mm de separación, de tal manera que el haz de luz incida en el medio de las dos rendijas formando un patrón de interferencia. Asegúrese que el máximo central incida en el centro del fotoreceptor cuando el tornillo micrométrico este en cero.

5. Registre el voltaje que marca el multimetro. Gire 80 unidades el tornillo micrométrico, esto corresponde a un

desplazamiento (d) de 0,4 mm del fotoreceptor, registre nuevamente el voltaje.

6. Repita el procedimiento anterior girando de a 80 unidades el tornillo micrométrico. Consigne los datos en la tabla 1.

Determinación de la distancia entre surcos en un CD

1. Monte el laser en el soporte y encájelo en el riel óptico.Figura No 3

Montaje para generar el fenómeno de la interferencia

3

Gráfica No. 1

mY(mm)1023,16432,37342,10951,97761,89871,84581,80891,779101,757111,7402121,725131,713141703151,6

95161,687

Tabla No. 3

2. Utilizando cinta pegue el CD a un soporte y colóquelo a una distancia de 15 cms del laser y 30 cms de la pantalla de observación.

3. Ajuste el laser de manera que el haz de luz atraviese el CD por la parte en la que se ha retirado la capa superior (etiqueta).

4. Pegue una hoja de papel blanco sobre la pantalla, ubique el centro de la franja más brillante y marque dicho punto.

5. Ubique el primer orden de interferencia (m1) correspondiente a las primeras franjas adyacentes a la franja central y marque dichos puntos.

6. Retire la hoja de papel y mida la distancia entre el punto central y los puntos marcados a la derecha (y1) y a la izquierda (-y1)

7. Repita el procedimiento anterior acercando de a 5 cm la pantalla al CD. Consigne los datos obtenidos en la tabla 26. Cálculos y Resultados

Determinación de la separación entre rendijas

1. Con los datos obtenidos en la tabla 1 haga una gráfica de V=f (d). ¿qué tipo de relación se identifica en la gráfica?

No es claro visualizar en la gráfica alguna relación inversa o directa, debido a los valores tan dispersos entre ellos.

2. A partir de la gráfica anterior determine la distancia y entre el máximo central y los mínimos de intensidad

adyacentes para cada orden m del patrón de interferencia.

, , Obteniendo para cada valor de m:

3. Haga una gráfica de y= f (m) y a partir de esta determine la separación entre rendijas, compare el valor obtenido con el real.

4. ¿cómo varia la distancia entre máximos de intensidad cuando aumenta la separación entre rendijas?.

Determinación de la distancia entre surcos en un CD

4

Gráfica No. 3

1. Con los datos obtenidos en la tabla 2 haga una gráfica de y= f (D) ¿Qué tipo de relación se identifica en la gráfica?

2. Para la gráfica obtenida en el numeral anterior, determine la ecuación de la recta que mejor se ajuste. A partir de la pendiente obtenida determine la distancia entre surcos en el CD y compárela con el valor real (1.6µm)

3. ¿Cómo cree que sería el patrón de interferencia, si en vez de un CD se usara un DVD?

4. ¿Cuál es la diferencia entre interferencia y difracción?

7. Conclusiones

- Para concluir en nuestro informe de laboratorio es necesario recordar y tener muy presente, que el periodo de un péndulo simple no depende ni de la masa ni la amplitud, ya que al realizar varios ejercicios experimentales se pudo comprobar que este solo depende de la longitud.

- Es importante recalcar que a la hora de realizar la práctica experimentalmente, en la experiencia número tres pueden existir alteraciones ya que no se consiguió una exactitud con la longitudes de 40, 50, 60, 70 y 80 cm.

Bibliografía:

Textos [1] SERWAY, Raymond A. Física. Tomo I. Cuarta

edición. México: McGraw Hill. 1.999 [2] H. Barco R, E. Rojas C, Péndulo simple.

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