Actividad Experimental 2: “Determinación experimental de la

Actividad Experimental 2: “Determinación experimental de la
longitud de onda de un laser y el grosor de un cabello”
Instrucciones: Lee cuidadosamente el siguiente texto y subraya las palabras que consideres
son clave para desarrollar esta actividad. Si no conoces el significado de ellas búscalas en la
bibliografía específica de cada tema.
Existen muchos tipos de radiaciones electromagnéticas: ondas de radio, infrarroja,
ultravioleta, rayos X, etc. Todas las radiaciones electromagnéticas se transmiten mediante
ondas con determinadas longitudes de onda. El ojo humano solo es capaz de percibir una
pequeña porción de estas radiaciones: aquellas cuya longitud de onda esta comprendida
entre 4 y 8 diez milésimas de mm, y es lo que denominamos como luz. Debido a esta
característica ondulatoria de la luz se habla de características inherentes a una onda, como
la frecuencia, la amplitud y la longitud de onda (distancia entre dos puntos correspondientes
a una misma fase en dos ondas consecutivas.
La luz del Sol se propaga en línea recta y en todas las direcciones. En el vacío la luz se
desplaza a 300 000 km/s, la mayor velocidad conocida; la luz que nos llega en un instante
cualquiera del día salió del Sol 8 minutos antes.
Si la luz incide con la materia, puede sufrir varios fenómenos: el material puede absorberla,
dispersarla, reflejarla y refractarla. Este es fundamento de muchos métodos ópticos que nos
permiten estudiar a los materiales.
Las fuentes de luz son variables dependiendo de la longitud de onda de la luz. Actualmente
se utilizan los laseres como fuente de luz en muchos equipos de medición y como
herramienta para instrumentos médicos, debido a que emite luz monocromática, es decir a
una sola longitud de onda.
Objetivo de la Actividad: Determinar en forma experimental la longitud de onda de un
laser y el grosor de un cabello.
Sugerencias para su desarrollo:
a) De acuerdo con lo anterior, el laser emite una luz monocromática con una longitud de
onda única.
b) Se deberá usar un método óptico para la determinación de la longitud de onda del
laser.
c) ¿Cuál método óptico, que sea fácilmente instrumentado en el laboratorio de Método
Experimental, podrá utilizarse para medir la longitud de onda?
d) Debes de saber que la luz al interaccionar con la materia pude sufrir los siguientes
efectos: absorción, dispersión, difracción o refracción de la luz. Así que alguno de
estos fenómenos nos puede servir. ¿cuál de ellos se utiliza con mayor frecuencia para
determinar la longitud de onda? Consulta en la literatura, puedes empezar con tus
palabras claves buscando en internet y después en libros especializados sobre el tema.
Recuerda que siempre encontraras en la literatura información sobre tu mismo
problema que ya esté resuelto o parcialmente resuelto. Aquí tendrás que buscar en la
literatura específica de este tema, con base en tus palabras claves, un método que se
ajuste a tus necesidades. Tendrás que ser capaz de adecuarlo a tu problema.
e) ¿Cómo la puedo medir? Recuerda que es importante determinar también las
incertidumbres de tus mediciones. Se sugiere que la incertidumbre sea menor al 5%.
f)
g)
h)
i)
j)
k)
¿Qué instrumentos de medición debo de usar para determinar la longitud de onda?
¿Qué laser puedo utilizar que sea económico?
Una vez seleccionada la propiedad física a evaluar, ¿cómo determino la relación
matemática entre las propiedades a medir y la longitud de onda? Aquí debes de buscar
un modelo matemático entre las variables medidas y la longitud de onda. Aquí ya
debes de analizar que variables son las importante (relevantes del sistema) con base en
tu modelo, procurando utilizar las suposiciones adecuadas para simplificar el modelo.
. Considerando las restricciones de tu modelo, trata de expresar tu modelo de acuerdo
a una relación lineal, donde la variable independiente sea graficada en las abcisas (eje
x) y la variable dependiente en el eje de las ordenadas /eje y) en una grafica de ejes
cartesianos. Recuerda que una variable independiente es la variable que tu fijas
arbitrariamente y que la variable dependiente tu la mides como respuesta a la primera.
Nota que estamos sugiriendo que para te asegures que tu determinación de la longitud
de onda sea la más precisa (menor incertidumbre relativa) deberás de medir la pareja
de variables seleccionadas (y solo dos variables relevantes del experimento, las demás
variables deben permanecer constantes) al menos 6 veces, lo óptimo serían 10
mediciones.
Graficarlas de acuerdo a tu modelo, considerando lo indicado arriba y buscando que la
longitud de onda puedas determinarla, ya sea que esté relacionada matemáticamente
en la pendiente o en la ordenada al origen.
El método gráfico te permite comprobar la validez de tu modelo y minimizar los
errores experimentales aleatorio e identificar los errores sistemáticos en la
determinación de tu propiedad (longitud de onda en este caso). Si solo hicieras una
medición de tu par de variables y despejaras tu incógnita (la longitud de onda). No
sabrías si en tu experimento el modelo matemático utilizado es válido y no
identificarías los errores experimentales indicados arriba.
Finalmente, la última parte de la actividad consiste en que veas una aplicación práctica
de tu experimento. Podrías hacer una variante y determinar el espesor de un alambre
delgado, donde un tornillo micrométrico es el instrumento que tiene la mayor
resolución (menor incertidumbre absoluta) de los usados en la clase no podría darnos
un valor preciso (incertidumbre menor al 5%).
Trata de poner estas sugerencias en un diagrama de bloque con rutas lógicas.
SUERTE.