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Informe de la difracción de la luz, Ejercicios de Física Avanzada

Informe de la difracción de la luz escuela colombiana de ingeniería julio garavito.

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 28/09/2021

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tefa-salcedo 🇨🇴

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Pre informe difracción de la luz.
Práctica No. 43. Difracción de la luz
León Garzón Juan David (Código: 1220010000)
Salcedo Camacho Estefanía Elizabeth (Código: 1000003568)
Sanabria Neira Laura Camila (Código: 1000023428)
Vargas Rodríguez David Santiago (Código: 1000021840)
Laboratorio Física de Calor, Ondas y Partículas
Licenciado Cecilio Silveira Cabrera
Fecha de realizado: 12/07/2021
Fecha de entregado: 19/07/2021
Bogotá, D. C
2021- I
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¡Descarga Informe de la difracción de la luz y más Ejercicios en PDF de Física Avanzada solo en Docsity!

Práctica No. 43. Difracción de la luz

León Garzón Juan David (Código: 1220010000)

Salcedo Camacho Estefanía Elizabeth (Código: 1000003568)

Sanabria Neira Laura Camila (Código: 1000023428)

Vargas Rodríguez David Santiago (Código: 1000021840)

Laboratorio Física de Calor, Ondas y Partículas

Licenciado Cecilio Silveira Cabrera

Fecha de realizado: 12/07/

Fecha de entregado: 19/07/

Bogotá, D. C

2021- I

LABORATORIO DE FISICA, CALOR, ONDAS Y PARTÍCULAS

Resumen

En este Laboratorio se observó el comportamiento de luz con el fenómeno de la

difracción, el cual es característico de la onda mediante un simulador de una rendija y de

múltiples rendijas se pudo observar cómo se debían al a travesar la rendija, produciendo

máximos de intensidad en la pantalla y, como se comportaba al variar por ejemplo el

ancho de la rendija o la longitud de la misa, así mismo se logra entender el fenómeno a

grandes rasgos y se resuelve un ejercicio para la consolidación de lo aprendido. Se

concluyó entonces que ángulos de difracción son invariables bajo escala y también se observó

que cuando una rejilla tiene una estructura periódica, el patrón de difracción es más nítido.

Introducción

¿Has observado algún arcoíris al mirar algún CD o DVD?, esto sucede por el fenómeno de

la difracción es uno de los tantos característicos de las ondas, lo podemos observar

cuando una onda atraviesa una rendija, esto debido al comportamiento que toma luego

de pasar por este, como por ejemplo como escuchamos el sonido de un cuarto a otro con

las puertas cerradas. Para comprender esta manifestación de las ondas usaremos la luz y

un simulador, el cual nos permitirá ver claramente el fenómeno tanto en una rendija,

como se comporta este con diferentes rendijas y para longitudes de onda diferentes. Por

último, se observa este mismo fenómeno en una rendija múltiple.

Objetivo general

Comprender el comportamiento de la difracción de la luz producido por una rendija y su

proceder según el ancho y/o la longitud de la rendija.

Objetivos específicos

 Medición de las posiciones angulares.

 Calcular los máximos de intensidad relativa.

 Observar el comportamiento de los patrones de difracción

Marco teórico y Modelo matemático

Cuando dos ondas se encuentran, decimos que estas se superponen, y se produce una

interferencia que puede incrementar la amplitud de la onda y reducirla a cero, siendo

estas interferencia constructiva y destructiva respectivamente. La difracción tiene lugar

cuando las ondas se chocan con un objeto de dimensión del mismo orden que la longitud

de onda de la onda que viaja. Ahora bien, este puede ser observable con un patrón de

franjas como se puede ver a continuación, dando las partes claras cuando hay un pico en

la interferencia y las oscuras los valles de estas, se deben tener en cuenta como en cada

rendija cada vez que pasa se vuelve a formar la onda nuevamente, esta es la razón, por la

que, en una habitación a oscuras, puede entrar la luz por las rendijas de la puerta y así

lograr iluminar toda la habitación.

Variables.

d Separación entre rendijas independiente. B Ancho de la rendija, independiente

α Posición angular desde la rendija hasta el punto donde se va a medir la intensidad.

N numero de rendijas, independiente

d sin α , dependiente

u ¿^

b sin α , dependiente

I ( α )= Io

sin

sin

2

sin u

u )

2

, dependiente.

Montaje experimental

Materiales

 Computador o Tablet con acceso a internet

 Wolfram Mathematica

 Simulación

https://www.walter-fendt.de/html5/phen/singleslit_en.htm

Ilustración 3 Simulación 1 Difracción de la luz por una sola rendija “Diffraction of light by a single slit. (www.walter-fendt.de, s.f.) En donde se puede variar la longitud de la onda entre 380 nm y 780 nm, por otro lado, también se puede cambiar el ancho de la rendija o hendidura desde 500 hasta 5000 nm, debajo de esta opción aparece el ángulo con el fin de que pueda ser modificado; también, aparece el valor de la intensidad relativa y la posibilidad de ver tanto el patrón de difracción o bien el perfil de intensidad.

https://demonstrations.wolfram.com/MultipleSlitDiffractionPattern/

Proceso

Ilustración 5 Procedimiento a realizar en la practica 43 difracción de la luz.

Procedimiento.

A. Máximos

  1. Verifique que los máximos de la intensidad relativa satisfacen la ecuación

b sin α ≈ ( k +

) λ , donde k =1,2,3...

2. Verifique que la intensidad relativa siempre es máxima para α = 0 independiente de

los valores de λ y b

B. Mínimos

Verifique que los mínimos de la intensidad relativa satisfacen la relación b sin α ≈ kλ ,

donde k =1,2,3...

C. Ancho rendija b constante

  1. ¿Cuál es el efecto en la forma del patrón de difracción al variar la longitud de onda? D. Longitud de onda contante
  2. ¿Cuál es la forma del patrón de difracción al variar el ancho de la rendija? E. Múltiple rendija
  3. Demuestre que los máximos y los mínimos del patrón de difracción están dados

respectivamente por las expresiones d^ sin^ α^ = mλ^ donde m=0,1,2,3… y b^ sin^ α = nλ

donde n=1,2,3…

F. Problema Verifique que la respuesta del siguiente problema es la B.

Presentación de resultados.

A. Máximos

  1. Para la longitud de onda (λ) y el ancho de la rendija (b) contantes, se obtuvieron los siguientes datos: λ 550 b 2500

λ N rayos 380 13 480 9 680 7 780 5 D. Longitud de onda constante A diferencia del caso anterior en el patrón de difracción, si se mantiene constante el valor de la longitud de onda, a medida en que se aumente el ancho de la rendija, la cantidad de rayos también aumenta. λ 580 b N rayos 500 1 1000 3 2000 5 3000 9 4000 13 5000 17

Análisis de resultados.

Acorde a los resultados obtuvimos varias conclusiones comprobadas. Una de ellas es si al dejar la posición angular en cero, por más que varíes los datos de la longitud de onda y el ancho de la rendija, la intensidad relativa siempre será máxima. También algo para tener en cuenta es en los numero de rayos que se crean al poner como constante la longitud de onda y el ancho de la rendija siendo completamente opuestos ya que con la longitud el número de rayos crece en cambio que con la rendija disminuye, obteniendo información acerca de su comportamiento y estudio de la difracción de luz.

Discusión de resultados.

Teniendo en cuenta la descripción de la difracción se basa en la interferencia de las ondas que emanan de la misma fuente y que toman diferentes caminos hacia el mismo punto en una pantalla. En esta descripción, la diferencia de fase entre las ondas que tomaron diferentes caminos solo depende de la longitud efectiva del camino. Esto no tiene en cuenta el hecho de que las ondas que llegan a la pantalla al mismo tiempo fueron emitidas por la fuente en momentos diferentes. La fase inicial con la que la fuente emite ondas puede cambiar con el tiempo de manera impredecible. Esto significa que las ondas emitidas por la fuente a veces demasiado separadas ya no pueden formar un patrón de interferencia constante, ya que la relación entre sus fases ya no es independiente del tiempo

Conclusiones

El espaciado angular de los rasgos en el patrón de difracción es inversamente proporcional a las dimensiones del objeto que causa la difracción. En otras palabras: Cuanto más pequeño es el objeto difractante, más "amplio" es el patrón de difracción resultante, y viceversa.

Los ángulos de difracción son invariables bajo escala; es decir, dependen solo de la relación entre la longitud de onda y el tamaño del objeto difractar. Cuando el objeto difractante tiene una estructura periódica, por ejemplo, en una rejilla de difracción, las características generalmente se vuelven más nítidas. Referencias Zapata, 2020: , (Zapata, 2020), Ladino, 2020: , (Ladino, 2020), www.walter-fendt.de, s.f.: , (www.walter-fendt.de, s.f.),