FENÓMENO DE INTERFERENCIA DE LA LUZ

rev. col. fís.(c), vol. 41, No. 2, (2009)[pic 1]

FENÓMENO DE INTERFERENCIA DE LA LUZ

Ivan David Abut Blanco1, Kevin Martinez Acevedo1, Cristian Palacio Morelos1, María Romero Acosta1

1Ingeniería de sistemas, Universidad de Cartagena, Colombia

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Resumen

En este informe de laboratorio de física se detalla la experimentación del fenómeno de la interferencia de la luz, en donde se estudia el comportamiento de un láser después de atravesar una doble rejilla y como se aplica el fenómeno de la difracción y la interferencia. Este experimento se analizó mediante observaciones en el laboratorio para adquirir los datos, y, posteriormente, estos se procesaron por medio de la herramienta virtual Originlab para obtener las gráficas y tablas de datos resultantes.

Palabras claves: Luz, interferencia, láser, difracción. fenómeno.

Abstract

This physics laboratory report details the experimentation of the phenomenon of light interference, where the behavior of a laser is studied after passing through a double grating and how the phenomenon of diffraction and interference is applied. This experiment was analyzed through observations in the laboratory to acquire the data, and later, these were processed through the Originlab virtual tool to obtain the resulting graphs and data tables.

Keywords: Light, interference, laser, diffraction. freak.

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1. Introducción

Consideremos dos rendijas iguales de anchura b, separadas una distancia a tal como se indica en la figura (Véase: Figura 1).

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Figura 1. Fenómeno de interferencia producido por una barrera de doble rendija. 

Queremos determinar la intensidad del movimiento ondulatorio en la dirección  producida por la combinación de la interferencia de dos fuentes extensas de ondas (las rendijas) y la difracción de cada una de las rendijas.[pic 5]

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Figura 2. Amplitud total del movimiento ondulatorio producido por la suma vectoriales de las amplitudes   y  de la doble rendija.[pic 7][pic 8]

Calculamos la amplitud debida a la difracción producida por cada una de las dos rendijas.

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Figura 3. Angulo  que forma el vector situado en x con la horizontal.[pic 11]

Como vimos en al estudiar la interferencia de dos fuentes, el ángulo formado por los dos vectores  y  es igual al desfase . Si las rendijas son iguales los módulos de los vectores son iguales .[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

La amplitud resultante sería:

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o bien,

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La intensidad que medimos en la dirección correspondiente al ángulo θ, es proporcional al cuadrado de la amplitud.

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Si comparamos esta ecuación con la correspondiente a una rendija, vemos que ahora hay un factor adicional, un coseno cuadrado, el término que aparecía en el diagrama de interferencia de dos fuentes sincrónicas. Tenemos, por tanto, que la intensidad es el producto de dos términos

• la intensidad de la difracción producida por una rendija de anchura .[pic 19]
• la intensidad debida a la interferencia de dos fuentes separadas una distancia .[pic 20]

El resultado es un diagrama de interferencia modulado por el diagrama de difracción

• Los máximos de interferencia se producen para:

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• Los mínimos de la intensidad debida a la difracción se producen para:

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Como , los ceros del diagrama de difracción están más espaciados que los máximos del diagrama de interferencia, tal como puede apreciarse en la figura (Véase: Figura 4).[pic 23]

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Figura 4. Graficas que representa los fenómenos de interferencia, difracción y su combinación respectivamente.

Redes de difracción

El siguiente paso, es considerar el diagrama de difracción producido por varias rendijas paralelas de igual ancho b, espaciadas regularmente una distancia a.

La intensidad que medimos en la dirección correspondiente al ángulo θ es el producto de dos términos:

• la intensidad de la difracción producida por una rendija de anchura b,
• la intensidad debida a la interferencia de N fuentes separadas una distancia a.

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El diagrama consistirá en una serie de franjas brillantes, correspondientes a los máximos principales de la interferencia de  fuentes dada por[pic 26]

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pero los valores de estos máximos estarán modulados por el diagrama de difracción, tal como puede verse en la figura. Los mínimos de difracción están señalados en color rojo (Véase: Figura 5).

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Figura 5. Grafica de la intensidad modulada producida por el fenómeno de difracción.

2. Simulación

Para realizar el análisis del fenómeno de difracción e interferencia que se produce cuando un haz de luz atraviesa una barrera con dos rendijas, fue necesario obtener la medida de algunos parámetros que nos permitirán describir el comportamiento de la onda resultante.

Mediante la experiencia en el laboratorio se realizó la medición de los siguientes datos:

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A partir de la información proporcionada por el fabricante del láser utilizado en el experimento se pudo determinar la siguiente información:

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Además de basarnos en la ecuación 6 y la igualdad  obtuvimos la ecuación.[pic 33]

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Obteniendo los puntos máximos que representan los lugares donde las ondas interfieren de manera constructiva (Véase: Tabla 1).

Tabla 1. Tabla de  calculadas de manera teórica para las ondas constructivas.[pic 37]

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