INTERFERENCIA DE ONDAS DE AGUA Y LUZ

1. OBJETIVOS

1. Objetivo General:

• Comprender los fenómenos de la luz comportándose como partícula y onda.

1. Objetivos Específicos:

• Observar fenómenos ondulatorios en agua
• Calcular la longitud de onda del agua (Ecuación de Young)
• Calcular la longitud de onda de la luz (Interferómetro de Young )

1. EQUIPO Y MATERIALES

• Estroboscopio
• Cubo de ondas
• Agua
• Interferómetro de Young

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

1. Definiciones teóricas

• ¿Qué es la luz?

Según el análisis realizado en la explicación teórica de la práctica Interferencia de ondas de agua y luz de la materia Física Moderna, se concluye que la luz es una onda y partícula a la vez por sus propiedades físicas.

[pic 2]

Fig. 1 Ley de la reflexión [1]

• Reflexión

La reflexión de la luz es un fenómeno óptico de enorme importancia: si la luz no se reflejara en los objetos que nos rodean hacia nuestros ojos, simplemente no los veríamos. La reflexión implica la absorción y la reemisión de la luz por medio de vibraciones electromagnéticas complejas en los átomos del medio reflectante. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano, que a veces se llama plano de incidencia, y 2) los rayos incidente y reflejado están en lados opuestos de la normal [1].

                                                     [1][pic 3]

[pic 4]

Fig. 2 Ley de la reflexión [1]

• Refracción

Refracción es el cambio de dirección de una onda en la interfase donde pasa de un medio transparente a otro. El cambio en la dirección de la propagación de la onda se describe con el ángulo de refracción, utilizamos las notaciones de θ 1 y θ 2 para los ángulos de incidencia y refracción para evitar confusiones con θ i y θ r, que corresponden a los ángulos de incidencia y reflexión. El físico holandés Willebrord Snell (1580-1626) descubrió una relación entre los ángulos (θ) y la rapidez (v) de la luz en dos medios [1]

                                                           [1][pic 5]

[pic 6][pic 7]

Fig. 3 La refracción [1]

• Difracción

En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz visible y las ondas de radio. [4]

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Fig. 4 La difracción

• Polarización

En términos de ondas luminosas, la polarización se refiere a la orientación de las oscilaciones transversales de sus ondas (campo eléctrico). La polarización se representa con la orientación del plano de vibración de los vectores de campo eléctrico. a) Cuando los vectores tienen orientación aleatoria, la luz no es polarizada. Los puntos representan una dirección del campo eléctrico perpendicular al papel, y las flechas verticales indican una dirección del campo eléctrico hacia arriba y hacia abajo. La luz no polarizada se representa con cantidades iguales de flechas y puntos. b) Cuando la orientación de los vectores de campo es preferente, la luz está parcialmente polarizada. En este caso hay menos puntos que flechas. c) Cuando los vectores están en un plano, la luz es plano polarizada, o linealmente polarizada. En este caso no se ven puntos [1].

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Fig. 5 Polarización  [1]

• Interferencia

En física, la interferencia es un fenómeno en el que dos o más ondas se fusionan para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. El efecto de interferencia puede ser observado en todos los tipos de onda, como ondas de luz, radio, sonido, etc. La ecuación de la onda es la suma algebraica de las funciones de las ondas que se están superponiendo.

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Fig. 6 Interferencia  

1. Elementos del espacio de trabajo en el laboratorio

• Estroboscopio

Un estroboscopio es un dispositivo que permite la iluminación mediante pulsos cortos de luz a intervalos regulares de tiempo. Si se ilumina un objeto que gira o vibra, de modo que la frecuencia de los pulsos de luz coincida con la frecuencia de vibración o rotación del objeto, parece que este permanezca en reposo. El estroboscopio ha de disponer de un ajuste de la frecuencia de los pulsos y de algún dispositivo para su medida [1].

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Fig. 7 Estroboscopio

• Interferómetro de Young

El interferómetro de Young está constituido por una pantalla donde se han practicado dos orificios o rendijas muy estrechas separadas una cierta cantidad. El frente de onda que incide sobre las rendijas se divide en dos nuevos frentes de onda que iluminan el espacio posterior. En esta región, los dos frentes de onda se superponen pudiendo interferir. Si a una cierta distancia se sitúa otra pantalla para recoger la irradiancia resultante, bajo determinadas circunstancias, se podrá observar el diagrama interferencial producido y que en primera aproximación, consiste de una serie de líneas brillantes equiespaciadas o máximos de interferencia, separadas por líneas oscuras o mínimos de interferencia. Desde el punto de vista de la óptica geométrica es inexplicable que en el centro de la pantalla aparezca un máximo de luz, así como que la energía luminosa se redistribuya espacialmente en forma de franjas brillantes y oscuras [3].

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