Mecánica - LD Didactic

LD
Hojas de
Física
Mecánica
Teoría ondulatoria
Interferencia de ondas de agua
P1.6.5.2
Experimento de Lloyd
en ondas de agua
Objetivos del experimento
g Análisis de la interferencia de ondas de agua circulares con ondas reflejadas en una pared recta
g Comparación de la imagen de interferencia con la de interferencia de dos haces
Fundamentos
En 1837 Lloyd describió un experimento en el que, mediante
la reflexión, se crea, sobre una primera fuente coherente de
luz, una segunda. Para ello hizo incidir de manera rasante
una parte de un haz de luz sobre un espejo e hizo que la luz
reflejada y la directa se superpusieran.
El experimento puede realizarse también con ondas de agua
ubicando un generador individual a una distancia adecuada
delante de la pared de reflexión. Así surge una imagen de
interferencia que corresponde a la de interferencia de dos
haces con dos generadores coherentes individuales (ver
”Interferencia de dos haces de ondas de agua“ (P1.6.5.1)).
Esto se hace especialmente claro cuando se ubica un
segundo generador en el lugar de la imagen del primer
generador.
0606-Brn
Fig. 1
1
Interferencia de una onda circular de agua con la onda reflejada en una pared recta (foto)
P1.6.5.2
LD Hojas de Física
– Observar la ubicación y la cantidad de los máximos y los
mínimos de interferencia.
Materiales
1 cubeta de ondas con estroboscopio a motor 401 501
además:
detergente
– Sumergir nuevamente el segundo generador de ondas en
el agua, ubicarlo en el punto imagen del primer punto generador y observar la imagen de interferencia a ambos
lados de la pared de reflexión.
– Variar la profundidad de inmersión con el tornillo de ajuste
(h) hasta que las imágenes de interferencia a ambos lados de la pared de reflexión sean iguales.
– Desplazar lentamente la pared de reflexión en dirección
longitudinal y retirar de la cubeta de ondas. Mientras tanto, observar la variación de la imagen de interferencia.
Montaje
El montaje del experimento se muestra en la figura 2.
– Ubicar la cubeta de ondas libre de perturbaciones, ateniéndose siempre a sus instrucciones de uso.
Indicación: Disminuyendo o aumentando constantemente la
frecuencia puede observarse muy bien el cambio de la posición de las hipérbolas de interferencia.
– Conectar dos generadores de ondas circulares para la
generación doble, a una distancia de 8 cm.
– Con el tornillo de ajuste (h) levantar del agua uno de los
dos generadores de ondas circulares.
Ejemplo de medición
– Colocar en el medio de la cubeta de ondas la pared de
reflexión en forma paralela a su borde largo (ver figura 3).
En la figura 1 se muestra una foto como ejemplo de medición.
Realización
Resultados
– Girar la placa del estroboscopio con el tornillo de cabeza
moleteada (f) apartándola del paso de la luz, de manera
que la hoja de vidrio del fondo de la cubeta sea iluminada
por completo.
La imagen de interferencia que surge por la superposición de
las ondas circulares con las ondas reflejadas en una pared
recta corresponde a una mitad de la imagen de interferencia
producida por un generador doble.
– Seleccionar con la perilla (e) una frecuencia de aproximadamente 25 Hz y con la perilla (d) elevar con cuidado la
amplitud de la excitación hasta que se formen claros frentes de onda (ver instrucciones de uso para la cubeta de
ondas).
Si se ubican los generadores a ambos lados de la pared
recta de reflexión, la imagen de interferencia corresponde a
la del doble generador a pesar de que las ondas circulares
de ambos generadores no puedan interactuar.
– Cambiar la profundidad de inmersión con el tornillo de
ajuste (h).
f
Como en la interferencia de dos haces, los máximos y los
mínimos de la imagen de interferencia se encuentran sobre
hipérbolas con el punto generador y su imagen como focos.
Fig. 2
Montaje para el experimento de Lloyd
a interruptor del estroboscopio
b perilla (ajuste fino de la frecuencia del estroboscopio)
c pulsador (generación de ondas individuales)
d perilla (selección de amplitud para la generación de ondas)
e perilla (selección de frecuencia para la generación de ondas)
f tornillo de cabeza moleteada (giro manual de la placa del
estroboscopio)
Fig. 3
Conexión del generador doble y disposición de la pared de
reflexión
h tornillo de ajuste (selección de la profundidad de inmersión)
h
a b c d e
ON
OFF
40
30
20
10
50
60
70
80
STROBOSCOPE
401 501
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