Practica Ondas 5

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

UNIDAD ZACATENCO

ONDAS MECANICAS

PRACTICA 5

“DIFRACCION”

Nom: Sánchez Delgado Iván Javier

Grupo: 3CM13

Fecha: 10 de febrero del 2015

Objetivo: Identificar el índice de difracción, de aberturas, de cabellos y otro tipo de aberturas para de esta manera poder obtener una longitud de onda o anchos de aberturas.

Teoria:

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. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, el haz colimado de ondas de luz de un láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

La difracción puede ser entendida a nivel fenomenológico usando el principio de Huygens, según el cual un frente de onda se puede visualizar como una sucesión de emisores puntuales, que reemiten la onda al oscilar en respuesta a ella y contribuyen así a su propagación. Aunque cada oscilador individual genera una onda esférica, la interferencia de todas ellas da lugar a una onda plana que viaja en la misma dirección que la onda inicial. Cuando el frente de onda encuentra un obstáculo los emisores correspondientes al extremo del frente de onda obstruido no tienen otros emisores que interfieran con las ondas que ellos generan, y estas se aproximan a ondas esféricas o cilíndricas. Como consecuencia, al adoptar el frente de onda una forma redondeada en donde fue recortado, la dirección de propagación de la onda cambia, girando hacia el obstáculo. Se suele decir que la onda "dobla" las esquinas.

Los efectos de la difracción pueden predecirse matemáticamente usando dos aproximaciones distintas. Ladifracción de Fraunhofer permite estimar el comportamiento del fenómeno producido por un obstáculo situado a una distancia lo suficientemente alejada de la zona de estudio. Es un método matemáticamente sencillo, pero limitado por dicha condición. Por otro lado, la aproximación conocida como difracción de Fresnel toma en cuenta el carácter vectorial de las elongaciones de las ondas, permitiendo realizar predicciones en las cercanías del obstáculo que produce la difracción. Es matemáticamente más complicada que el método de Fraunhofer, por lo que su aplicación se limita solo a las regiones donde la difracción de Fraunhofer no es aplicable.

Resulta interesante pensar a la difracción como una consecuencia de la ecuación de onda. Mientras que una onda plana infinita es solución de la ecuación de onda, una onda plana recortada no lo es. Para que la misma sea una solución de dicha ecuación debe introducirse la difracción. En el caso de un rayo láser que es una onda plana pero obstruida por las dimensiones finitas del dispositivo de generación. La consecuencia inmediata es que la ecuación de onda exige que dicha condición no persista y se introduce inmediatamente una componente de difracción. Por eso el haz diverge a medida que avanza, incrementándose su sección.

Material:

-10 rendijas con grosores de diferentes tipos de papel

-10 rendijas con diferentes tipos de cabello

-10 rendijas con trozos de un solo cabello

-1 rendija cuadrada

-1 rendija circular

- Base para mantener el láser fijo

- 1 laser

-1 flexometro

Características de la maqueta:

El modelo consta de una estructura de madera donde se contiene el laser para que esta pueda apuntar fijamente, por otra parte otra estructura de madera para contener las rendijas y que de esta forma el laser y las rendijas estén a una pequeña distancia.

Parte 1: 10 rendijas con grosores de diferentes tipos de papel

Para esta primera parte, tomamos las 10 primeras rendijas para poder calcular la longitud de onda de nuestro laser, realizamos 10 mediciones a una distancia de 2 metros y nos enfocamos en usar el mínimo numero 2

Rendija Y(cm) d D(cm) No Minimo Angulo (tan-1(Y/D)) Lamda (dsen(angulo)/n)

1 0.4 0.05 200 2 0.1273 4.99x10-5

2 0.5 0.06 200 2 0.1591 7.49x10-5

3 0.3 0.126 200 2 0.0954 9.44x10-5

4 0.35 0.192 200 2 0.1114 1.67x10-4

5 0.29 0.1 200 2 0.0923 7.24x10-5

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