Guión P4

Laboratorio de Fundamentos de Física II
PRÁCTICA Nº4 – INTERFERENCIA Y DIFRACCIÓN
1.- Objetivo
El objetivo de esta práctica es examinar el patrón de difracción a través de una
sola rendija y de interferencia a través de una rendija múltiple, utilizando como
fuente de luz un diodo láser.
2.- Equipamiento
El material necesario para la realización del experimento se enumera a
continuación:
1. Banco óptico
2. Diodo láser
3. Adaptador de DC de 9 V.
4. Disco con rendijas unitarias montado sobre un anillo de plástico.
5. Disco con rendijas múltiples montado sobre un anillo de plástico.
6. 2 Soportes.
7. Pantalla.
Además cada grupo deberá traer:
1. Folios blancos.
2. Regla milimetrada.
3.- Montaje
El montaje se llevará a cabo según se muestra en la figura 1.
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Fig. 1 . - Montaje del banco óptico con los accesorios necesarios para el estudio del fenómeno de
difracción e interferencia.
1. Colocar la pantalla en el extremo final del banco óptico de la siguiente
manera: aflojar el tornillo de la pantalla sin sacar la tuerca. Insertar la
tuerca cuadrada en la rendija con sección en T del centro del banco
óptico, el tornillo con cabezal plástico a través de la base de la pantalla,
y roscar el tornillo en la tuerca. La pantalla se puede deslizar dentro del
banco óptico siempre que el tornillo esté flojo.
2. Colocar el diodo láser en el banco óptico. Enchufar el adaptador a la
alimentación y a la parte trasera del láser.
3. Encender el láser, mediante el botón de power que se encuentra en la
parte trasera de éste.
4. Ajustar la localización del rayo en el centro de la pantalla mediante los
tornillos de ajuste horizontal y vertical que se encuentran en la parte
trasera del láser.
5. Tanto el disco con aberturas de una sola rendija y el de rendijas múltiples,
vienen montados sobre un aro de plástico que posee unas lengüetas
rodeando todo el aro. Introducir dichas lengüetas en uno de los soportes
por el lado donde se encuentra el tornillo dorado.
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6. El aro deberá ser girado en el soporte hasta que las aberturas queden en
posición vertical en el centro del aro.
7. Apretar el tornillo del soporte lo justo para que el anillo no pueda ser
girado durante su uso.
4.- Experimentos
Experimento 1: Difracción a través de una rendija
1. Colocar el láser al principio del banco óptico y situar el soporte con el
disco de una sola rendija a unos 3cm enfrente del láser.
2. Ajustar la pantalla a una distancia de 110cm del soporte con el disco.
3. Cubrir la pantalla con un folio blanco.
4. Seleccionar la rendija de 0,08mm rotando el disco hasta que dicha
rendija quede centrada en el soporte.
5. Si fuese necesario, ajustar la posición del rayo del láser con los tornillos
situados en la parte trasera de éste.
Distancia entre la pantalla y la rendija (L)=___________
Primer Orden (n=1)
Segundo Orden (n=2)
Posición del orden
Fig. 2.- Ejemplo de tabla donde se apuntarán los datos del experimento 1.
6. Marcar las posiciones de los de los diferentes órdenes de difracción, ver
figura 3, en el folio sujeto a la pantalla.
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Fig. 3.- Rendija a través de la cuál se produce el fenómeno de la difracción.
7. Medir las posiciones de los órdenes y apúntelas en una tabla similar a la
de la figura 2.
8. Con el rayo iluminando el papel, dibujar el patrón de difracción dado.
9. Cambiar las rendijas a 0.04mm y 0.16mm. Marcar las posiciones de los
diferentes órdenes de difracción en el folio sujeto a la pantalla. Medir las
posiciones de los órdenes y apuntarlas en una tabla similar a la de la
figura 2.
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Experimento 2: Interferencia a través de dos rendijas
1. Colocar el láser al principio del banco óptico y situar el soporte con el
disco de dos rendijas a unos 3cm enfrente del láser.
2. Cubrir la pantalla con un folio blanco.
3. Ajustar la pantalla a una distancia de 110cm del soporte con el disco.
4. Elegir la rendija doble de 0.08mm de espesor y 0.25mm de separación,
rotando el disco hasta que la doble rendija deseada se encuentre
centrada en el soporte.
5. Si fuese necesario, ajustar el rayo del láser con los tornillos situados en la
parte trasera de éste.
Distancia entre la pantalla y las rendijas (L)=___________
Primer Orden (n = 1)
Segundo Orden (n = 2)
Posición del orden de difracción
Posición del orden de interferencia
Fig. 4.- Ejemplo de tabla donde se apuntarán los resultados del experimento 2.
6. Marcar las posiciones de los órdenes de interferencia y difracción, ver
figura 5, en el folio sujeto a la pantalla.
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Fig. 5.- Diagrama de interferencia y difracción producido por dos rendijas.
7. Medir las posiciones de los órdenes de interferencia y difracción y
apúntelas en una tabla similar a la de la figura 4.
8. Con el rayo iluminando el papel, dibujar el patrón de interferencia y
difracción dado.
9. Cambiar las rendijas a 0.08mm de anchura y 0.5mm de separación.
Marcar las posiciones de los diferentes órdenes de interferencia y
difracción en el folio sujeto a la pantalla. Medir las posiciones de los
órdenes y apuntarlas en una tabla similar a la de la figura 4.
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5- Conocimientos
Experimento 1
•
Dibujar, haciendo los cálculos cuantitativos, el patrón de difracción para
una sola rendija de anchura de rendija 0.08mm, siendo la distancia entre
las rendijas y pantalla de 110cm de longitud y la longitud de onda 650nm.
Representar la intensidad en función de senθ.
Experimento 2
•
Dibujar, haciendo los cálculos cuantitativos, el patrón de interferencia y
difracción para una rendija doble de 0.08mm de espesor y 0.25mm de
separación entre rendijas, siendo la distancia entre las rendijas y pantalla
de 110cm de longitud y la longitud de onda 650nm. Representar la
intensidad en función de senθ.
6.- Análisis
Experimento 1
•
Calcular el valor de y y θ para cada uno de los órdenes.
•
Usando la longitud de onda del láser (λ=650nm para el diodo láser),
calcular la anchura de la rendija con los datos experimentales obtenidos
tanto para el primer orden como para el segundo.
•
Calcular
la
diferencia
porcentual
entre
los
espesores
obtenidos
experimentalmente y 0.08mm.
•
¿Qué ocurrirá con la distancia entre mínimos cuando la anchura de la
rendija aumenta o disminuye?
Experimento 2
•
Calcular el valor de y y θ para cada uno de los órdenes tanto para
interferencia como para difracción.
•
Usando la longitud de onda del láser (λ=650nm para el diodo láser),
calcular la separación entre las rendijas y anchura con los datos
experimentales obtenidos tanto para el primer orden como para el
segundo.
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•
Calcular la diferencia porcentual entre las separaciones entre rendijas
obtenidas experimentalmente y 0.25mm. Apuntar el resultado en una
tabla similar a la de la figura 4.
•
¿Qué ocurre con la distancia entre máximos cuando la separación entre
rendijas aumenta?
•
¿Qué ocurre con la distancia entre máximos cuando el espesor de la
rendija aumenta?
•
¿Qué ocurre con la distancia al primer mínimo en el patrón de difracción
cuando la separación entre rendijas aumenta?
•
¿Qué ocurre con la distancia al primer mínimo en el patrón de difracción
cuando la anchura de las rendijas aumenta?
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