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Facultad de Ciencias
Carrera de Física

Práctica 7
Proyecto especial
Versión 21 agosto 2002, RMM

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Seleccionar entre uno de los siguientes proyectos:

Holograma

Efecto Doppler

Helioscopio

Espectroscopio solar

Proyector de imagenes en 3D

Efecto shlieren

Calefactor solar

Automatizar un espectroscopio

Modelo de frecuencia en ondas

Efecto fotoeléctrico (brecha de energía)

Luminiscencia

Espectroscopía de plasma

Polarímetro

Para comentarios y sugerencias contactar a Roberto Machorro

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Introducción

Ideas para el proyecto libre, correspondiente a la práctica número 7.
Es deseable que cada uno tenga su propio proyecto, a menos que este sea lo suficientemente grande como para que amerite la participación de dos o más elementos.
Por el momento (22 agosto 2002) están los títulos y un par de renglones bosquejando el contenido. Los estudiantes presentarán los detalles del proyecto, el cual se incluirá en su momento.

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Holograma

Ilustra una aplicación del fenómeno de difracción. Hay dos opciones
1.Hacer un holograma superponiendo haces de láser.
2.Hacer un holograma sintético, generando el patrón de difracción por computadora, imprimirlo y de allí reconstruir al objeto generado.
En ambos casos reconstruir con un haz de láser o luz blanca.

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Efecto Doppler

Corroborar el efecto Doppler con ondas sonoras. Digitalizar el sonido proveniente de un auto desplazandose a velocidad constante y conocida, relativa a un detector fijo. Comparar la frecuencia en los tres eventos, auto acercándose, alejándose y estacionario.

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Helioscopio

Instrumento para seguir el movimiento del sol, manteniendo su imagen estacionaria.
Con esto es posible estudiar características del sol, como son las manchas solares, su espectro, etc.
En buena parte es labor instrumental. Recomendable hacerlo en conjunto con un espectroscopio.

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Espectroscopio solar

Realizar un espectroscopio sencillo y caracterizarlo: resolución, etendue, calidad de imagen, etc.
Sería excelente que se instalara con el heliostato, generando un espectro del sol de manera constante. Si pudiera proyectar el espectro para que muchos observadores lo aprecien, mucho mejor.

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Proyector de imagenes en 3D

Aplicación del fenómeno de polarización. Registrar con dos cámaras, separadas por una distancia (estimarla). Proyectar con dos proyectores, cada uno con polarización cruzada. Observar con un polarizador en cada ojo, con las orientaciones adecuadas.

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Efecto shlieren

Visualizar variaciones muy pequeñas de índice de refracción (calor de objetos, perturbación del aire por un objeto en movimiento, calidad de materiales transparentes, etc).
Permite resaltar fenómenos que de otra manera no podrían verse.
Es una introducción al filtraje de frecencias espaciales. Involucra formación de imágenes, así como difracción, filtrado de imagen, etc.

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Calefactor solar

Realizar un espejo parabólico, colocando en el foco un colector que intercambie calor con un líquido o para calentar directamente. Caracterizar la calidad de imagen, su eficiencia, temp max. etc.

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Automatizar un espectroscopio

Este es mas bien un proyecto para electrónica. En la escuela hay 8 espectrofotómetros, con electrónica obsoleta, los cuales serían rescatables, si se les cambia toda la electrónica, pone un motor a pasos y nuevo detector. Con esto se tendrían 8 nuevos instrumentos, conectados y controlados por una PC.

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Modelo de frecuencia en ondas

Proyecto muy sencillo en su concepto, y muy ilustrativo para docencia.
Consiste en un tablero donde se ha hecho un calado con forma senoidal, pero cuya frecuencia varía suabemente con la distancia.
Una lámpara lineal vertical se desplaza a velocidad constante en la parte de atrás, iluminando una sección pequeña de la rendija senoida. Un observador colocado en el lado opuesto a la lámpara verá como cambia la frecuencia de la onda. Se puede colocar un "espectro" en la parte inferior, simulando la luz.

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Efecto fotoeléctrico (brecha de energía)

Propuesto inicialmente para ilustrar el efecto fotoeléctrico, creo puede extenderse hasta el estudio de la brecha en semiconductores.
Separar cada fase del efecto, para hacerlo didáctico.
Medir la transmitancia y reflectancia de las muestras, para mostrar su absorbencia como función de la longitud de onda.

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Luminiscencia

Fenómeno óptico de gran relevancia actual. Presente en gran cantidad de instrumentos de la vida diaria.
Puede hacerse para el estudio del fenómeno mismo, caracterizando los parámetros tiempo de decaimiento, emisión espectral, etc.
Otra opción es analizar la catodoluminiscencia de muestras microscópicas (diodos láser, capas delgadas, otros), usando el SEM del CCMC, y un espectrógrafo desarrollado en casa. Relacionar la luminiscencia con aspectos tales como microestructura, composición química, etc.

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Espectroscopía de plasma

La luz radiada por un plasma proporciona mucha información de los componentes del mismo. Para ello se analiza el espectro emitido, relacionando las líneas espectrales con la densidad y temperatura de las diferentes especies.
La información anterior es de mucha utilidad en crecimiento de capas delgadas por ablación láser, erosión iónica, etc.
Otra aplicación importante del estudio de plasmas es en astronomía, donde muchos objetos estelares son plasmas, con frecuencia interaccionando entre sí.
Se haría uso de la instrumentación del CCMC.
El proyecto puede ser tan ambicioso como el estudiante quiera: cálculo de emisión de líneas espectrales, relación con densidades y temperaturas electrónicas, mapas de composición de especies en un plasma de laboratorio, intrumentación, etc.

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Polarímetro

Usando luz polarizada puede determinarse la cantidad de azúcar y alcohol contenido en una solución.
La propuesta es construir un polarímetro sencillo, usando una lámpara monocromática, dos polarizadores, la celda para la solución a estudiar, y el ojo como detector.Encontrar la relación entre el giro del analizador con la concentración de azúcar y/o alcohol en muestras de vinos, etc.