lOMoARcPSD|12179037 Laboratorio De Fisica IV.- Practica 1-9 y PIA Física Iv Y Laboratorio (Universidad Autónoma de Nuevo León) Studocu no está patrocinado ni avalado por ningún colegio o universidad. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON Facultad de ingeniería mecánica y eléctrica Laboratorio Física IV Reportes de la practica 1 a la 9 y PIA Alumno: Said Santos Mata 1905503 Grupo. 214 IMA Brigada. 6F42 Fecha. 17/11/20 Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 1.- Óptica La óptica es comprendida como parte de la física que se encarga de estudiar las leyes y fenómenos de la luz. La palabra óptica es de origen latín optikos que significa “visual” e ico expresa “relativo a”, por lo tanto, óptica es relativo a la visión. En referencia a la definición dada, los fenómenos que estudia la óptica son: la difracción, polarización, refracción, reflexión, la interacción de la luz con otras materias y la formación de imágenes. El físico Isaac Newton fue revolucionó el campo de la óptica con sus descubrimientos sobre los colores a través de la refracción de la luz a través de un prisma. Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda. Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos. La física óptica, o ciencia óptica, es un subcampo de la física atómica, molecular y óptica. Es el estudio de la generación de la radiación electromagnética, las propiedades de esa radiación, y la interacción de esa radiación con la materia, especialmente su manipulación y control. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Difracción de la luz Fue descubierta por Grimaldi (s. XVII) Se produce al hacer pasar un rayo de luz por un rendija o incidir sobre un obstáculo cuyas dimensiones sean próximas a λ Fenómenos cotidianos: las estrellas y bombillas alejadas se ven estrelladas por la difracción de la luz en las pequeñas irregularidades en la pupila del ojo; farola en la niebla o través de un cristal empañado. Es un fenómeno típico de las ondas y no de las partículas. Se obtienen figuras de interferencia (ondas que atraviesan por el centro y las emitidas por los bordes u obstáculos). Dispersión de la luz: Las propiedades ópticas de las sustancias dependen del índice de refracción n, que a su vez depende de λ. Dispersión de la luz: la luz blanca contiene todas las λ de la radiación visible n aumenta con la frecuencia (f: azul> f :rojo=> n: azul> n:rojo=> ε’:azul< ε’:rojo) Para producir la dispersión (separación de la luz en sus longitudes de onda) se utiliza un prisma de vidrio. Al conjunto de ondas luminosas separadas se le llama espectro. Fue descubierto por Newton en 1666. Se puede apreciar la dispersión de la luz en: El arco iris: dispersión de la luz en las gotas de agua de la lluvia. Para verlo el Sol debe estar detrás y la lluvia delante. Refracciones y en las capas de un CD o un DVD. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Ondas planas: En la física de propagación de ondas(especialmente en campos y ondas electromagnéticas), una onda plana o también llamada onda mono dimensional, es una onda de frecuencia constante cuyos frentes de onda (superficies con fase constante) son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola dirección a lo largo del espacio, como por ejemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de ondas son planos y paralelos. Telescopio: Se denomina telescopio (del prefijo tele- y el sufijo -scopio, y estos del prefijo griego τηλε- [tele-], ‘lejos’, y la raíz griega σκοπ- [skop-], ‘ver’)1 el instrumento óptico que permite observar objetos lejanos con mucho más detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética, tal como la luz. Es un utensilio fundamental en astronomía, y cada desarrollo o perfeccionamiento de este instrumento ha permitido avances en nuestra comprensión del Universo. Microscopio compuesto: es un microscopio que cumple su misión —producir una imagen ampliada de una muestra de algo— por medio de dos sistemas ópticos (hecho cada uno de una o más lentes) que actúan sucesivamente. Se distingue de un microscopio simple (por ejemplo una lupa de mano o una lupa de relojero) que amplía el objeto mediante un solo sistema de lentes (generalmente una sola lente). Los microscopios compuestos sirven para ampliar mucho (típicamente un microscopio moderno está preparado para elegir ampliaciones de entre 40 y 1500 veces) un objeto transparente, el cual es iluminado desde el otro lado, al trasluz. Se emplean para examinar cosas que no se distinguen a simple vista, como las células de una muestra de sangre o un tejido. Hay una clase especial de microscopios compuestos, los que se llaman lupas binoculares, que se usan para ampliar modestamente (de 4 a 40 veces en general) y para manipular objetos pequeños y opacos iluminados desde el lado del observador, tales como insectos, flores, joyas o el molde inicial de una moneda. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Refracción: La refracción es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 2.- Ley de reflexión Hipótesis: Hablando de la reflexión de la luz, la luz es una fuente de energía que permite que los objetos se puedan reflejar las imágenes en un espejo o en el agua esto se debe al fenómeno de la reflexión. Mi hipótesis sobre esta práctica es que podamos ver de alguna forma como los rayos de luz puedan verse reflejados en alguna superficie. Marco Teórico: La reflexión de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre en un mismo medio después de incidir sobre la superficie de un medio distinto. Se rige por dos principios o leyes de la reflexión: *El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano *El ángulo del rayo incidente iˆ y el de reflexión rˆ son iguales El ángulo que forman el rayo incidente y el reflejado con la normal a la superficie de separación (en color rojo) es el mismo. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 En la reflexión no cambia la velocidad de la luz v, ni su frecuencia f, ni su longitud de onda λ. Atendiendo a las irregularidades que pueden existir en la superficie de reflexión, podemos distinguir dos tipos de reflexiones de la luz: *Reflexión especular: Se produce cuando las irregularidades del medio son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este. *Reflexión difusa: Se produce cuando las irregularidades del medio son de un orden de magnitud comparable al tamaño de la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este Reflexión especular y difusa A la izquierda, la reflexión especular en la que los rayos se mantienen paralelos tras producirse la reflexión. A la derecha, la reflexión difusa donde los rayos se entrecruzan unos con otros en todas direcciones. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Mediciones: Media luna Espejo θi θr θi θr 5 5 5 5 10 10 10 10 15 15 15 15 20 20 20 20 25 25 25 25 30 30 30 30 Media luna Superficie opaca θi θr 5 5 10 10 15 15 20 20 θi No refleja Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) θr lOMoARcPSD|12179037 Conclusiones: Una practica muy interesante en donde pudimos ver algunos fenómenos de la reflexión de la luz, y mas que nada poder investigar un poco más sobre este fenómeno tan extenso y así, analizándolo poder entenderlo ya que es algo que sin darnos cuenta esta en nuestra vida cotidiana, día a día convivimos con el sin darnos cuenta, que mejor que ver las cosas con una nueva perspectiva y sabiendo por qué pasa. Bibliografía: https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion-luz http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/phyopt/Fermat.html https://sites.google.com/site/opticageometricatmsdfsk95/iluminacion-y-la-ley-de-lailuminacion/leyes-de-reflexion-de-la-luz Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 3.- Estudio del fenómeno de refracción de luz Hipótesis: Si la luz pasa de un medio refringente (agua) a otro menos refringente (aire), el rayo refractado se alejará de la normal (el ángulo de refracción será mayor que el ángulo de incidencia). Si el ángulo de incidencia es nulo, entonces el ángulo de refracción también lo será. Si se trata de un fenómeno de refracción de la luz, entonces podremos verificar la Ley de Snell. Marco Teórico: La refracción es el cambio de dirección y velocidad que experimenta una onda al pasar de un medio a otro con distinto índice refractivo. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda señalada. Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Índice de refracción: Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.1 Se simboliza con la letra y se trata de un valor adimensional. donde: *la velocidad de la luz en el vacío *velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.). *índice de refracción del medio. El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz (o de otras ondas tales como ondas acústicas) dentro del medio. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Ley de Snell: La ley de arenas (también llamada ley de Snell-Descartes) es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. El nombre proviene de su descubridor, el matemático holandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626). La misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia respecto a la normal es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatista de dos medios. Es decir, el componente del índice de refracción paralelo a la superficie es constante. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Mediciones: θi θi θr θr 5 4 5 8 10 7 10 16 15 11 15 24 20 14 20 32 25 18 25 40 30 21 30 48 35 25 35 50 40 28 40 No hay Aire Aire Ley de Snell N1Sen θ1 = N2Sen θ2 N2= N2= N1 (Sen θ1/N2Sen θ2) N2= (1)Sen25/Sen18 N2= 1.3676 Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Conclusiones: Una practica muy interesante, donde pudimos poner aprueba nuestra hipótesis y comprobarla, es muy interesante como los conocimientos de la óptica ya que esto nos permite comprender como y porque se forman las imágenes que constituyen para el hombre la representación mas valiosa de su mundo exterior. Bibliografía: https://www.fisicalab.com/apartado/reflexion-refraccion-luz https://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n http://www.educaplus.org/luz/refraccion.html Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 4.- Estudio de los lentes Hipótesis Como hipótesis propongo que en esta practica averiguaremos los que puede pasar con los diferentes tipos de lentes como por ejemplo la lente bicóncava y la lente biconvexa, que conforme vaya avanzando la practica lo iremos comprobando. Marco Teórico Una lente es un dispositivo óptico transmisor que enfoca o dispersa un haz de luz por medio de la refracción.1 Sin embargo, otros dispositivos como las lentes de Fresnel, que desvían la luz por medio del fenómeno de difracción, son de gran utilidad y uso por su bajo costo constructivo y el reducido espacio que ocupan. Los dispositivos que enfocan o dispersan de manera similar las ondas y la radiación que no sea la luz visible, también se denominan lentes, como lentes de microondas, lentes de electrones, lentes acústicas o lentes explosivas. Una lente está constituida por un medio transparente limitado por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas.1 Una lente simple consiste en una sola pieza de material transparente, mientras que una lente compuesta consta de varias lentes simples (elementos), generalmente dispuestas a lo largo de un eje común. Las lentes están hechas de materiales tales como vidrio o plástico, y se muelen y pulen (o moldean) para conseguir la forma deseada. Una lente puede enfocar la luz para formar una imagen, a diferencia de un prisma, que refracta la luz sin enfocar. Las lentes, según la forma que adopten pueden ser convergentes, divergentes o de cámara: Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por su parte central y más estrechas en los bordes. Se denominan así debido a que unen (convergen), en un punto determinado que se denomina foco de imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas. Pueden ser: Biconvexas Planoconvexas Cóncavo-convexas Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Las lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir (separan) todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha. Por lo tanto, las lentes divergentes no pueden formar una imagen real pero, por proyección de los rayos al plano donde se encuentra el objeto, pueden formar imágenes virtuales2. Pueden ser: Bicóncavas Planocóncavas Convexo-cóncavas Lente convergente Una lente convergente es una lente que dirige los rayos de luz incidente hacia un punto común conocido como foco. Las lentes convergentes tienen esta propiedad debido a la distribución de su material. En general, las lentes convergentes son delgadas en los bordes y más gruesas en su centro. Esta distribución del espesor hace que la desviación de un rayo varíe según el punto donde incide. En consecuencia, los rayos incidentes acaban juntándose en el foco. De forma inversa, un rayo que llegue a la lente siguiendo una trayectoria que pase por el foco será desviado en el otro lado de la lente siguiendo una trayectoria paralela. Lente divergente Las lentes divergentes son unas lentes trasparentes que, en su forma física, son más finas en su parte central y más gruesas en los bordes. Son unas lentes que están delimitadas por dos superficies y es cóncava o curva, al menos una de estas partes. Esta anatomía hace posible que se separen de forma paralela los rayos de luz que penetran a través de ellas al eje central, o “hacer que diverjan”. De esta forma, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 de la lente. De esta manera, las lentes divergentes se usan habitualmente en la consulta de un oftalmólogo, junto con la colaboración de un optometrista, para ayudar a compensar defectos refractivos en los pacientes. Mediciones Conclusión Mi hipótesis fue acertada ya que, la lente bicóncava los rayos paralelos se proyectaron divergentes ya que, los rayos se apartaron unos con otros. La lente Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 biconvexa los rayos se proyectaron convergentes puesto que, los rayos paralelos incidían sobre un mismo punto. Bibliografía: https://www.educaplus.org/luz/lente1.html https://es.wikipedia.org/wiki/Lente https://fisica.laguia2000.com/general/tipos-de-lentes Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 5.- Estudio de instrumentos ópticos Hipótesis. Si se coloca el lente, de modo que la imagen proyectada sea 3 veces mayor que la imagen original, el factor M será igual o aproximadamente 3. Si se colocan 2 lentes a las distancias debidas, la imagen proyectada se verá “enderezada” con respecto a la que sólo se forma con una lente. Marco teórico Un instrumento óptico sirve para procesar ondas de luz con el fin de mejorar una imagen para su visualización, y para analizar las ondas de luz (o fotones) para determinar propiedades y características. Los instrumentos ópticos tiene como base conocimiento científico. La óptica es un sector de la física que analiza y explica la propagación de la luz y su interacción con la materia. Las leyes la óptica física se mezclan con la óptica técnica e influyen la interpretación, el diseño y la fabricación de instrumentos ópticos. El instrumento óptico más conocido tiene su origen en la naturaleza: se trata del ojo humano. Su facultad de transformar ondas electromagnéticas con longitudes de onda de 380 nm (violeta) hasta 780 nm (rojo), conocido también como luz visible, mediante fotorreceptores sobre la retina en impulsos nerviosos, que se transfieren al cerebro humano donde son procesados, permite al ser humano tener el sentido de la vista. Los mecanismos ópticos que posee el ojo humano son los que se usan en instrumentos ópticos. Mediante alteraciones de radios de curvatura y refracciones se manipulan la distancia focal y se enfocan los rayos de luz, lo que amplía los objetos. ¿Porque ocurre el cambio de dirección de la flecha? Este cambio de dirección corresponde a fenómenos físicos perfectamente conocidos desde hace algún tiempo. En siglos pasados, los antiguos griegos y romanos llenaban esferas de vidrio con agua para formar lentes con la capacidad de aumentar la imagen obtenida de un objeto. La formación de estos se debe a un fenómeno que experimenta la luz conocido como refracción. Este último es el cambio de dirección que sufre un rayo de Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 luz al pasar de un material a otro con diferente índice de refracción, el cual, es una relación de la velocidad de la luz en cada material, con respecto a la velocidad de la luz en el vacío. La magnitud utilizada para caracterizar estos dispositivos es el aumento (M). El aumento se define como la relación entre el tamaño de la imagen (h’) y el tamaño del objeto (h), o sea: Como se puede observar el aumento es una magnitud sin dimensiones (adimensional) y que nos indica cuántas veces mayor o menor es la imagen con respecto al objeto. El aumento puede tener signo. Si el aumento es negativo significa que la imagen está invertida con respecto al objeto, ya que los tamaños de la imagen o del objeto se consideran positivos si están sobre el eje central del sistema. De la misma forma el aumento se relaciona con las distancias del objeto (p) y de la imagen (q), para sistemas compuestos por una sola lente, por la fórmula: Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Mediciones: Conclusiones: En el ejercicio de “enderezar” la imagen, se comprobó que, usando 2 lentes, la imagen proyectada se veía en el mismo sentido que la imagen fuente, aun cuando la imagen proyectada se aprecia difusa. Bibliografía: https://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/%C3%93ptica/Instrumentos_%C3%B3pticos https://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_%C3%B3ptico https://www.fing.edu.uy/if/cursos/intr_optica/Material/optica_3.PDF Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 6.- ESTUDIO DEL FENÓMENO DE DIFRACCIÓN DE LA LUZ Hipótesis: En mi hipótesis planteada para esta práctica 6 del laboratorio, puedo mencionar que el ángulo de dirección en la cual se encuentra el mínimo según el esquema se verá afectado directamente por la distancia x y a la distancia l, es decir a la distancia que hay entre el máximo y el primer mínimo y a la distancia que existe entre la pantalla y la rendija, además puedo suponer que el ancho de la rendija por el cual pasó el láser, es proporcional al ángulo formado entre estos. Marco Teórico Difracción por una rendija: La difracción es junto con la interferencia un fenómeno típicamente ondulatorio. La difracción se observa cuando se distorsiona una onda por un obstáculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda. El caso más sencillo corresponde a la difracción Fraunhofer, en la que el obstáculo es una rendija estrecha y larga, de modo que podemos ignorar los efectos de los extremos. Supondremos que las ondas incidentes son normales al plano de la rendija, y que el observador se encuentra a una distancia grande en comparación con la anchura de la misma. De acuerdo con el principio de Huygens, cuando la Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 onda incide sobre una rendija todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas, por lo que la explicación del fenómeno de la difracción no es cualitativamente distinta de la interferencia. Polarización de la luz La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico. En una onda electromagnética no polarizada, al igual que en cualquier otro tipo de onda transversal sin polarizar, el campo eléctrico oscila en todas las direcciones normales a la dirección de propagación de la onda. Las ondas longitudinales, como las ondas sonoras, no pueden ser polarizadas porque su oscilación se produce en la misma dirección que su propagación. Interferencia de la luz Todas las ondas pueden interferir, y la luz no es la excepción. Para que se dé el fenómeno de la interferencia es necesario que: • Haya dos fuentes de luz coherentes y puntuales • Que el tamaño de las rendijas sea del orden de la longitud de onda. Cuando las ondas que salen de los agujeros interfieren con unas con otra, se producen interferencias destructivas y constructivas lo que generará las franjas oscuras y los puntos luminosos respectivamente. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Cálculos Conclusiones El hecho de hacer pasar un haz de luz coherente y puntual a través de rendijas nos sirve para hacer mediciones sobre la medida por la cual está pasando ese rayo de luz y esto aplicado en materiales, nos ayuda a apreciar problemas y fracturas en ellos. Bibliografía: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/ondas/interfer/difraccion/difrac cion.html https://www.fisic.ch/contenidos/ondas-y-la-luz/polarizaci%C3%B3nde-la-luz-1/ http://www3.uah.es/mars/FFII/Polarizacion.pdf - https://www.scielo.br/pdf/rbef/v40n4/18069126-RBEF-40-4-e4310.pdf Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Practica 7.- Estudio de las redes de difracción Hipótesis: Mi hipótesis planteada para esta práctica es acerca aprender Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 teóricamente acerca de las redes de difracción, aparte de eso podremos aprender a calcular la longitud de un láser, cosas que nos servirán mucho para comprender un poco más acerca del tema. Marco Teórico: Redes de difracción Una red de difracción es una estructura repetitiva que se utiliza para introducir una perturbación periódica en un frente de onda. Entre las configuraciones más sencillas se encuentra la red plana de transmisión; formada por una serie de rendijas idénticas y equiespaciadas. Existen dos tipos fundamentales de redes de difracción: Las redes de transmisión están constituidas por un soporte trasparente que se raya para conseguir surcos o dientes de sierra muy estrechos y próximos que hagan el papel de obstáculos difractores. Por otro lado, están las redes de reflexión, más utilizadas en aplicaciones astronómicas. En estas redes el soporte se raya del mismo modo que en las de transmisión y una vez rayada se recubre de un material reflectante. El proceso de fabricación es muy delicado, ya que para que una red sea eficiente las separaciones de los obstáculos deben ser del orden de la longitud de onda difractada (una red típica puede tener del orden de 1200 líneas por milímetro) y además ser muy uniformes para que las interferencias constructivas producidas por cada parte de la red sean en el mismo sitio. Como hemos visto, distinguimos dos tipos de redes de difracción: redes por reflexión y redes por transmisión. Las redes por reflexión se construyen grabando rayas paralelas equiespaciadas en la superficie pulimentada de un metal, la luz se refleja en los salientes entre las rayas marcadas. En las redes por transmisión, las rayas paralelas se graban sobre una placa de vidrio, y la luz pasa a través de los espacios transparentes que existen entre dichas rayas. El efecto de una red puede describirse en términos de una disposición regular de rendijas paralelas. Las redes que se utilizan son planas, rectangulares y de varios centímetros de lado. El espaciamiento d entre rendijas es muy pequeño y el número N de rendijas es generalmente grande. La constante de red a es el número de rendijas por milímetro. Un valor típico de la constante es, por ejemplo, a = 600 líneas/mm, con lo que d = 1/600 mm = 1,67 μm. Si un haz de luz monocromática incide normalmente sobre una red, las ondas emergentes de cada rendija están en fase, y sobre una pantalla colocada a gran distancia se formará un diagrama de interferencia debido a un gran número de focos igualmente espaciados. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Cálculos: Conclusiones: En el transcurso de la practica acerca del estudio de las redes de difracción nos dimos cuenta que nuestra hipótesis fue acertada ya que todo lo que propusimos como tal si se cumplió, además nos dimos cuenta de lo interesante que fue la práctica y aprender un poco más acerca de estas redes. Fue un practica muy breve pero a pesar de eso fue muy precisa y logro su objetivo que era hacernos entender acerca del tema. Bibliografía: https://www.orbitalesmoleculares.com/redes-de-difraccion/ http://materias.df.uba.ar/f2qa2016c2/files/2016/08/Guia_11_Redes_de_difraccion.pdf https://www.unirioja.es/dptos/dq/fa/emo/amplia/node1.html Practica 8.- Polarización Hipótesis: En mi hipótesis para la práctica presentada “Polarización”. Esperamos Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 que con la luz de la lampara y los polaroides, haciéndolos girar uno con respecto a otro y con forma vayan girando ir captando las señales con un sensor de luz y por medio del circuito ir captando las señales de corriente, para que cuando cambiemos los ángulos la corriente también cambie. Marco Teórico: Polarización electromagnética: La polarización electromagnética es una propiedad de las ondas que pueden oscilar con más de una orientación. Esto se refiere normalmente a las llamadas ondas transversales, en particular se suele hablar de las ondas electromagnéticas, aunque también se puede dar en ondas mecánicas transversales. Por otra parte, las ondas de sonido en un gas o líquido son ondas exclusivamente longitudinales en la que la oscilación va siempre en la dirección de la onda; por lo que no se habla de polarización en este tipo de ondas. Las ondas transversales que exhiben polarización incluyen ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio, ondas gravitacionales y ondas sonoras transversales (ondas de cizallamiento) en sólidos. Polarización Lineal: En la electrodinámica, la polarización lineal o polarización plana de la radiación electromagnética es un confinamiento del vector del campo eléctrico o vector del campo magnético a un plano dado a lo largo de la dirección de propagación. La orientación de una onda electromagnética polarizada linealmente se define por la dirección del campo eléctrico vectorial.1 Por ejemplo, si el vector de campo eléctrico es vertical (alternativamente, hacia arriba y hacia abajo conforme viaja la onda) la radiación se dice que está polarizada verticalmente. Polarización Circular: La polarización circular de una onda electromagnética es una polarización en la que el campo eléctrico de la onda de paso no cambia la fuerza, sino sólo de dirección de una manera rotativa. En electrodinámica, la fuerza y la dirección de un campo eléctrico, se define por lo que se llama un vector de campo eléctrico. En el caso de una onda polarizada circularmente, como se ve en la animación de acompañamiento, la punta del campo eléctrico vector, en un punto dado en el espacio, describe un círculo a medida que avanza el tiempo. Si la onda se congela en el tiempo, el campo de vector eléctrico de la onda describe una hélice a lo largo de la dirección de propagación. La polarización circular es un caso límite de la condición más general de polarización elíptica. El otro caso especial es el más fácil de entender, la polarización lineal. Polarización elíptica: La polarización elíptica es la polarización de la radiación electromagnética de forma que la punta del vector de campo eléctrico describe una elipse en cualquier plano fijo, interseccionando, o es normal a, la dirección de propagación. Una onda polarizada elípticamente puede ser resuelta en dos ondas polarizadas linealmente en cuadratura de fase, con sus planos de polarización en ángulos rectos entre sí. Dado que el campo eléctrico puede girar en sentido horario o en sentido contrario, ya que se propaga, las ondas polarizadas elípticamente exhiben quiralidad. Otras formas de polarización, tales como la circular y la lineal, se pueden considerar como casos especiales de la polarización elíptica. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Mediciones: Angulo mA 0 2.64 20 2.67 40 2.38 80 1.46 90 1.08 110 .64 130 1.61 160 2.53 180 2.73 250 1.69 280 1.35 300 1.14 320 1.99 340 2.49 360 2.72 Bibliografías: https://es.wikipedia.org/wiki/Polarizaci%C3%B3n_el%C3%ADptica#:~:text=En %20electrodin%C3%A1mica%2C%20la%20polarizaci%C3%B3n%20el%C3%ADptica,a %2C%20la%20direcci%C3%B3n%20de%20propagaci%C3%B3n. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 https://definicion.de/polarizacion/ http://www.upv.es/antenas/Tema_1/polarizacion.htm Practica 9.- Estudio de espectros atómicos Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Hipótesis: Mi hipótesis planteada para esta practica es que nos podremos dar cuenta del elemento químico que contiene el espectro gracias a las longitudes de ondas y los colores que genere al pasar por el lente. Marco teórico: Porque surgen los Espectros Atómicos? Cuando un electrón salta desde su estado fundamental a niveles de mayor energía (estado excitado) y cae de nuevo a niveles de menor energía se produce la emisión de un fotón de una longitud de onda definida que aparece como una raya o línea concreta en el espectro de emisión. La radiación electromagnética proveniente de la luz blanca después de pasar por la sustancia vemos que le faltan una serie de líneas que corresponden con saltos electrónicos desde el estado fundamental al estado excitado. Es lo que se denomina un espectro de absorción. Lógicamente las líneas del espectro de emisión son las que faltan en el de absorción pues la energía para pasar de un nivel a otro es la misma suba o baje el electrón. Espectros de líneas: son característicos de la radiación emitida por los átomos de un gas rarificado, cuando se le excita por algún medio. Consisten de líneas brillantes sobre un fondo oscuro. Todos los espectros de líneas son distintos y en ese sentido son como “huellas digitales” atómicas. Si el gas es una combinación de varios tipos de átomos, entonces el espectro contendrá líneas características de cada elemento o tipo de átomo presente. Así el espectro de emisión es de gran importancia en la determinación de la composición química del gas analizado. Para hacer que un elemento cuya temperatura de evaporación es muy elevada se ponga en estado incandescente, generalmente se requiere colocarlo en una flama de alta temperatura (puede ser un mechero de Bunsen) o en la región donde se esté produciendo una descarga eléctrica. Los espectros obtenidos de esta manera tienen el aspecto de líneas superpuestas sobre un fondo brillante Espectros continuos: son los emitidos por sólidos, líquidos o gases densos que se encuentran a temperaturas elevadas, y están relacionados con la radiación del cuerpo negro. El aspecto cualitativo general de estos espectros es el mismo si las sustancias se encuentran a la misma temperatura, y sólo difieren en su intensidad relativa. Los espectros continuos casi no aportan información sobre la composición química de las sustancias. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Espectros de bandas: Los espectros de banda consisten en grupos de un gran número de líneas espectrales, las cuales están muy cercanas entre sí. Estos espectros en general están asociados con moléculas. Espectro de absorción: En contraposición a los espectros de emisión recién descritos, si la luz de una fuente que presenta un espectro continuo pasa a través de un gas que esté a menor temperatura que la fuente del espectro continuo, se produce un espectro de absorción, el cual consta de líneas oscuras sobre un fondo brillante coloreado. Se ha encontrado que el patrón (la disposición) de estas líneas corresponde exactamente al de las líneas de emisión del mismo gas. Así, para la identificación de la composición del gas, estas líneas de absorción son tan útiles como las líneas de emisión. En particular, parte de la luz proveniente del “interior” de una estrella puede ser absorbida por los átomos presentes en su atmósfera, como descubrió Franhoffer en el espectro de la luz solar. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 En conclusión la lampara es de HELIO Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Conclusiones: Cada elemento químico con el que esta formada la lampara produce un espectro atómico distinto con longitudes de onda variables según el material de que este hecho. Bibliografía: http://iesbinef.educa.aragon.es/fiqui/Matomicos/espectros/espectros.htm https://www.ugr.es/~amaro/radiactividad/tema2/node4.html https://sites.google.com/site/quimicamonruc/home/quimica-cuantica/espectros-atomicos https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_at%C3%B3mico Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 PIA. - Efecto Fotoeléctrico El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).1 A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia: Fotoconductividad: Es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX. Efecto fotovoltaico: Transformación parcial de la energía lumínica en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro. El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz, en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo Heurística de la generación y conversión de la luz, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran galardonados con Premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente. Que es el efecto fotoeléctrico? Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones pueden transferir energía a los electrones. Los rayos X (no se sabía la naturaleza de su radiación, de ahí la incógnita "X") son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento. Esto se descubrió casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces). Fotones Los fotones tienen una energía característica determinada por la frecuencia de onda de la luz. Si un átomo absorbe energía de un fotón que tiene más energía que la necesaria para expulsar un electrón del material y además posee una trayectoria dirigida hacia la Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 superficie, entonces el electrón puede ser expulsado del material. Si la energía del fotón es demasiado pequeña, el electrón es incapaz de escapar de la superficie del material. Los cambios en la intensidad de la luz no modifican la energía de sus fotones, tan solo el número de electrones que pueden escapar de la superficie sobre la que incide y por tanto la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la radiación que le llega, sino de su frecuencia. Si el fotón es absorbido, parte de la energía se utiliza para liberarlo del átomo y el resto contribuye a dotar de energía cinética a la partícula libre. Puntos más importante *Con base en el modelo ondulatorio de la luz, los físicos predijeron que el aumento de la amplitud de la luz incrementaría la energía cinética de los fotoelectrones emitidos, mientras que el aumento de la frecuencia incrementaría la corriente medida. *Contrario a las predicciones, los experimentos mostraron que el aumento en la frecuencia incrementaba la energía cinética de los fotoelectrones, mientras que el aumento en la amplitud de la luz incrementaba la corriente. *Con base en estos descubrimientos, Einstein propuso que la luz se comportaba como una corriente de partículas llamadas fotones con una energía de \text{E}=h\nuE=hνstart text, E, end text, equals, h, \nu. *La función de trabajo, \PhiΦ\Phi, es la cantidad mínima de energía requerida para inducir fotoemisión de electrones de la superficie de un metal, y el valor de \PhiΦ\Phi depende del metal. *La energía del fotón incidente debe ser igual a la suma de la función de trabajo del metal y la energía cinética del fotoelectrón: \text{E}_\text{fotón}=\text{KE}_\text{electrón} +\PhiEfotoˊn=KEelectroˊn+Φ Tendencias de la amplitud de onda En términos de fotones, mayor amplitud de la luz significa más fotones que golpean la superficie del metal. Esto resulta en más electrones expulsados en un periodo. Siempre y cuando la frecuencia de la luz sea más grande que Vo, el aumento de la amplitud de la luz causará que la corriente de electrones se incremente proporcionalmente como se muestra en la gráfica (a) siguiente. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected]) lOMoARcPSD|12179037 Puesto que el incremento de la amplitud de la luz no tiene efecto en la energía del fotón entrante, la energía cinética foto electrónica se mantiene constante a medida que la amplitud de la luz se incrementa Leyes de la emisión fotoeléctrica 1.-Para un metal y una frecuencia de radiación incidente dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente.2 2.-Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte, también conocida como "Frecuencia Umbral". 3.-Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente. 4.-La emisión del fotoelectrón se realiza instantáneamente, independientemente de la intensidad de la luz incidente. Este hecho se contrapone a la teoría Clásica: la Física Clásica esperaría que existiese un cierto retraso entre la absorción de energía y la emisión del electrón, inferior a un nanosegundo. Descargado por Oscar Ortiz ([email protected])
