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DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA 1
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Juan Sebastián Jiménez , Jonathan Urrea , Luis Valderrama 1
Fundación Universidad América
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Fundación Universidad América
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Fundación Universidad América
RESUMEN En esta práctica de laboratorio se pretendió determinar la longitud de onda de un laser mediante el uso de una hoja de papel de difracción común y el mismo laser. Para ello, se hace incidir el láser sobre la hoja y cuyo espaciamiento, entre líneas es conocido. A la vez se estudiaran las características de los patrones que se observan en una pantalla usando un láser y un conjunto de rendijas de número y aberturas aberturas variables, midiendo la distancia rendija pantalla. Al finalizar esta práctica se calculara un porcentaje de error comparando los resultados experimentales con los valores teóricos.
PALABRAS CLAVES: Longitud, onda, laser, pantalla.
ABSTRACT In this lab was intended to determine the wavelength of a laser by using a common network and the same laser diffraction. For this purpose, the laser is incident on the diffraction network whose calibrated spacing between lines is known. While the characteristics of the patterns observed on a screen using a laser and a set number of slots and openings are studied variables measuring the distance slit screen. At the end of this practice an error rate by comparing the experimental results with the theoretical values were calculated.
KEYWORDS: Wavelength, laser, screen, slit.
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INTRODUCCIÓN El desarrolla de este laboratorio tiene como fin afianzar y complementar los conocimientos adquiridos en clase, y las aplicaciones de estos conceptos en la práctica. En esta práctica por medio de un pie de rey se mide el espesor de una hoja para encontrar la longitud de onda de un laser. Esto con el fin de comprender la relación entre el fenómeno de difracción con la longitud de onda de la luz.
Incidir el haz del láser con un cierto ángulo de incidencia de modo que, después de la reflexión en la red, el patrón de interferencia se pueda proyectar sobre una pared o pantalla.
MARCO TEÓRICO
OBJETIVOS
Determinar la longitud de onda de un rayo láser.
Comparar los resultados experimentales con los datos teóricos.
MATERIALES Rejilla de difracción. Laser. Papel.
METODOLOGÍA Usando un láser y una red de difracción común, podemos determinar la longitud de onda del láser. Para ello, se hace incidir el láser sobre la red de difracción calibrada y cuyo espaciamiento, entre líneas es conocido, usando un esquema similar al indicado en la Figura 1.
Alrededor del año 1800, Thomas Young realizó un experimento que produjo un fenómeno inexplicable en términos de la teoría “corpuscular” de la luz. Observó la imagen que producía la luz al pasar primero a través de una rendija y luego a través de dos rendijas muy cercanas entre sí, una paralela a la otra. Utilizó luz filtrada de un arco de mercurio para asegurase de trabajar con luz lo más monocromática posible. De este modo Young observó una serie de áreas iluminadas y oscuras, y observó además que un cierto punto en la pantalla se iluminaba cuando una de las rendijas era tapada mientras que se convertía en un punto oscuro cuando ambas rendijas estaban descubiertas. En otras palabras observó que “luz +luz” a veces produce una zona iluminada y otras una zona oscura.
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Si la luz tuviese una naturaleza corpuscular, como sostenían la mayoría de físicos de entonces, el fenómeno descubierto por Young no tendría explicación acertada. La longitud de una onda es el período espacial o la distancia que hay de pulso a pulso. Normalmente se consideran 2 puntos consecutivos que poseen la misma fase: 2 máximos, 2 mínimos, 2 cruces por cero. Por ejemplo, la distancia recorrida por la luz azul (que viaja a 299.792.458 m/s) durante el tiempo transcurrido entre 2 máximos consecutivos de su campo eléctrico o magnético, es la longitud de onda de esa luz azul. La luz roja viaja a la misma velocidad, pero su campo eléctrico aumenta y disminuye más lentamente que el de la luz azul. Por tanto, la luz roja tendrá una frecuencia menor, lo que hace que su longitud de onda (distancia entre puntos análogos de la onda) sea mayor. Por eso la longitud de onda de la luz roja es mayor que la longitud de onda de la luz azul.
medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales las podemos observar con mayor y mejor facilidad en un resorte, pues cuando éste se deforma y es liberado, se produce una vibración y las partículas del medio se mueven en la misma dirección de propagación (resorte). Si la velocidad de propagación es constante, la longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f. Una longitud de onda más larga corresponde a una frecuencia más baja, mientras que una longitud de onda más corta corresponde a una frecuencia más alta: λ=323 Donde λ es la longitud de onda, v es su velocidad de propagación, y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas que viajan en el vacío, la velocidad v vale 299.792.458 m/s y es la velocidad de la luz c, constante. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, v es aproximadamente 343 m/s y depende de las condiciones ambientales. Por ejemplo, la luz roja, de frecuencia aproximada 440 THz, tiene ondas de unos 682 nm de longitud:
Hay diferentes tipos de ondas como las ondas transversales y las ondas longitudinales. Las ondas transversales son aquellas en las que las partículas del
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
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Medidas de usando patrones de difracción. Usando un laser y una red de difracción común se definirá la longitud de onda del laser. 1. Haga incidir el láser sobre la red
de difracción calibrada y cuyo espaciamiento, d, entre líneas es conocido. 2. Si usa una red de reflexión, haga
incidir el haz del láser con un cierto ángulo de incidencia de modo que, después de la reflexión en la red, el patrón de interferencia se pueda proyectar sobre una pared o pantalla. 3. A partir de las mediciones de las posiciones del máximo central y la posición de los primeros máximos (primero y segundo orden), y la relación que da los máximos de distintos órdenes: Sen
max
1. Ubique el láser en el extremo izquierdo del banco óptico. 2. Posicione una rendija simple a unos 10 cm. del láser. 3. Ilumine con el láser la rendija simple y observe el patrón que se obtiene sobre una pantalla. 4.
Mida lo más cuidadosamente posible la distancia rendija pantalla y cuide de mantener esta configuración constante a través de todo el experimento.
5. Con un papel milimetrado en la pantalla, marque la posición de los máximos y mínimos. 6. Repita este procedimiento para una rendija de las mismas dimensiones (mismo ancho) que la simple, pero esta vez doble y cuádruplo.
= m *(/d),
con m = 0, 1, 2,…. (Orden)
ANÁLISIS 4. Determinar la longitud de onda del láser y su error.
DIFRACCION E INTERFERENCIA POR
CONCLUSIONES
definir
RENDIJAS
Usando un láser y un conjunto de rendijas de número y aberturas variables, estudie las características de los patrones que se observan en una pantalla.
La longitud de onda se puede como
la
distancia
existente entre las crestas de una onda.
La frecuencia es el tiempo que esta
onda
replicarse
se a
lo
toma largo
para del
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espacio y la amplitud es la
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Scientia et Technica . 25, Agosto 2004. UTP.
altura de la misma entre la base y la cresta.
el comportamiento corpuscular no podría producir los patrones observados; ya que esta teoría habla de que los corpúsculos eran
muy
pequeños
en
comparación con la matería y se propagan sin el rozamiento por el medio.
ANEXOS:
La relación entre la longitud de onda
y
la
frecuencia
es
inversamente proporcional. A menor longitud de onda mayor frecuencia y a mayor longitud de onda menor frecuencia.
La relación entre la frecuencia de
la
luz
inversamente Cuando
una
decrece.
BIBLIOGRAFÍA
y
el
calor
es
proporcional. crece
la
otra
