Interferencia con luz

1. Mida la longitud de onda consecutivos y anótela.
2. Coloque los centros de los patrones a una distancia de un centímetro entre ellos. Fije, temporalmente, con cinta adhesiva. Ponga un papel albanene (empleado para dibujar) sobre el patrón de franjas y dibuje cuidadosamente el eje Y tal que pase por las dos fuentes. Trace un eje perpendicular al eje Y, tal que pase por la parte media de la separación, este es el eje X. La intersección de los ejes es el origen O de coordenadas.


3. Note que sobre la pantalla hay zonas donde los máximos coinciden, otras donde coinciden con un mínimo. Calque la distribución o lugar geométrico donde se dan los máximos. Por definición, cuál debe ser ese lugar geométrico? Encuentre la ecuación y verifique para un punto fuera de eje.
4. Imagine una "pantalla" colocada a D=15 cm. de las "fuentes", paralela al eje Y. Marque sobre el papel albanene la posición de los máximos en la pantalla. Mida la posición Ym de cada uno de ellos y haga una tabla.
   # Max...........Ym...........Yc...........Dy
5. Dado que conoce la longitud de onda l, la separación entre fuentes, a, y la distancia fuentes a pantalla, D, calcule la posición teórica Yc de los máximos y llene la tabla anterior.
6. Discuta el experimento y sus limitaciones.
7. Comente lo que sucede con las franjas si el acetato se mueve constantemente sobre el otro patrón de círculos. A que equivale esto en la práctica, con luz?

Experimento de Young con ondas sonoras

1. Sujete la barra con un hilo, al centro de la misma, equilibrando cada mitad. Coloque la barra perpendicular a la línea imaginaria que une a los dos elemento del grupo, este será el eje X. La barra está sobre el eje Y.
2. Con un objeto (martillo pequeño o pedazo de madera) golpear de manera contundente a la barra de Al en un extremo. Cancele las oscilaciones transversales del sonido que emanan de la barra, pasando suavemente dos dedos del centro hacia un extremo. Note que la barra sigue emitiendo sonido, ahora solo por los extremos de ella.
3. El operador del micrófono debe moverse paralelamente al eje X y anotar las posiciones Ym donde encuentre un máximo de intensidad sonora. Cubra la mayor distancia posible. Haga una tabla de la forma:
   # Max.........Ym.........Yc.......Dy
4. Midiendo cuidadosamente el tamaño de la barra tendrá, por un lado la separación a entre fuentes y, con la densidad del Al, la longitud de onda l del sonido emanado. Calcule la posición teórica Yc de los máximos y llene la tabla anterior.
5. Discuta el experimento y sus limitaciones.
Consiga un porta objetos de microscopio. Consiga dos navajas de rasurar, de las de filo doble (de las viejitas Guillette). Consiga un foco de luz, con filamento lineal (o lo que más se le parezca).

Experimento de Young. Efecto de fuentes y rendijas

Interferómetro estelar de Michelson.

Interferencia con luz: Experimento de Young. 1a Versión (antes de 1997)

1. Con la flama de una vela, ahume al porta objetos hasta que quede negro opaco.
2. Coloque lado a lado las navajas y, usando de referencia una regla, marque el porta objetos ahumado, quitando el humo. Separe las navajas con una hoja de papel y repite la marca en otra zona del porta objetos. Repita para dos, cuatro y ocho hojas del mismo papel.
3. Proteja con cuidado la zona ahumada y rayada con una cinta adhesiva transparente.
4. Mida, con un microscopio, cada separación realizada y etiquétela. Esta es la distancia a, separación entre fuentes secundarias de luz.
5. Colocando al ojo cerca una de las doble rendijas, observe al foco (encendido), con las rendijas paralelas al filamento. Si está observando al foco muy cerca de él no verá franjas. Muévase alejándose del foco hasta que aparezcan franjas brillantes y obscuras. Anote esta distancia D, que será diferente para cada doble rendija. Investigue el porqué de esta distancia.
6. Las franjas brillantes se descompondrán en colores, a medida que se alejan de la blanca central. Por qué?


7. Mida la distancia d del foco a doble rendija. Poner una pantalla de papel albanene después de la doble rendija y observe las franjas sobre de él, como se ve en la figura
8. Midiendo la distancia D y la posición de los máximos Ym, haga una tabla de la forma:
   # Max...........Ym...........Yc...........Dy
9. Coloque un filtro de color verde limón. Si puede medir la transmitancia pico, bien. Si no es asís, suponga que tiene la longitud de onda l=550 nm. Calcule la posición teórica Yc de los máximos y llene la tabla anterior
10. Discuta el experimento y sus limitaciones.

Interferencia con luz: Experimento de Young. 2a Versión (después de 1997)

1. Monte un detector de luz en el carro controlado por motor a pasos.
2. Haga un programa en Pascal que desplace el carro un número de pasos N y mida el sensor de luz, almacenando los datos en un archivo ASCII.
3. Mida con el sensor de luz, apagado el láser, con lo que tendrá la luz de fondo o parásita If.
4. Repita para cada una de las doble rendija.
5. Ajuste una función armónica a los datos experimentales, de manera que obtenga la amplitud y el periodo de las franjas. Tenga en cuenta la luz de fondo If. Haga esto para cada rendija. Trate de igualar la forma de las franjas.
6. Haga una tabla de la forma:
   # Max...........Ym...........Yc...........Dy
7. Discuta el experimento y sus limitaciones.

Metodología: Semana No. 2. Interferencia con luz: división de amplitud

Simulación con ondas esféricas

Rescate su acetato con los círculos concéntricos. Superpóngalo sobre el patrón en papel, de la siguiente manera.

1. Coloque los centros de los patrones a una distancia de un centímetro entre ellos. Fije, temporalmente, con cinta adhesiva. Ponga un papel albanene (empleado para dibujar) sobre el patrón de franjas y dibuje cuidadosamente el eje Y, tal que pase por las dos fuentes. Trace un eje perpendicular al eje Y, tal que pase por una de las fuentes, este es el eje X. La intersección de los ejes es el origen O de coordenadas y una de las fuentes coincide con él.
2. Imagine una "pantalla" colocada a D=15 cm. del origen, paralela al eje X. Marque sobre el papel albanene la posición de los máximos en la pantalla. Mida la posición Xm de cada uno de ellos y haga una tabla.
   # Max...........Xm...........Xc...........Dx
3. Dado que conoce la longitud de onda l, la separación longitudinal entre fuentes, a, y la distancia fuentes a pantalla, D, calcule la posición teórica Xc de los máximos y llene la tabla anterior.
4. Discuta el experimento y sus limitaciones.
5. Comente lo que sucede con las franjas si el acetato se mueve constantemente sobre el otro patrón de círculos. A que equivale esto en la práctica, con luz?

Interferómetro de Murthy.

Aprovechando el hecho de que la luz es parcialmente reflejada y transmitida al pasar de un medio a otro, haremos un interferómetro. Consiga un porta objetos de microscopio, un filtro plástico de color verde botella y una fuente de descarga en mercurio. Precaución: no vea la luz del Hg directa o indirectamente sin la protección del filtro verde o de un vidrio de ventana. La luz ultravioleta puede dañar sus ojos de manera permanente.

1. Una los porta objetos limpios, por una de sus caras. Ilumine al par con la luz verde del mercurio. Por muy bien que haya hecho la limpieza, pequeñas partículas de polvo y la no planicidad de los vidrios hará que exista una separación entre ellos. El dibujo muestra el caso en que esa separación sea constante t. Cuando la diferencia de caminos ópticos DCO sea un múltiplo de media longitud de onda habrá una interferencia constructiva, produciendo una franja brillante. Haga un esquema del patrón de franjas observado, describe la topografía entre los vidrios.


2. Qué sucede si la distancia t entre vidrios crece? Introduzca una hoja de papel entre ellos por una orilla. Siga introduciendo hasta que las franjas desaparezcan. Explique el porqué.
3. Haga un esquema de la topografía entre vidrios. Como de un patrón fijo no puede saber si las diferencias son por superficies cóncavas o convexas requiere de presionar con un lápiz al par de vidrios.

Interferómetro de Michelson

  El experimento de Michelson es famoso por su contribución a la física moderna. Terminó por echar por tierra la idea del éter. Tiene su contribución en la gran sensibilidad para deter-minar pequeñas diferencias de camino recorrido por la luz. Lo que hace el interferómetro de Michelson es comparae, por división de amplitud, el mismo frente de onda en dos tiempos distintos. Es el equivalente real del experimento simulado en el apartado correspondiente. El arreglo experimental es como sigue:

  El tren de ondas, después de viajar por el divisor de haz y los dos espejo, se divide en dos trenes de onda, desplazados temporalmente uno del otro. El corrimiento depende de la posición relativa entre los espejos. Si la imagen de un espejo que genera el divisor de haz, cae sobre el otro espejo, la diferencia es cero.
  Si la zona de traslape es "grande" dará lugar a interferencia, con buen contraste de las franjas.

EXPERIMENTO. FASE 1:

1. Instalar una lámpara de mercurio a baja presión. Colocar al frente de la ventana de emisión un vidrio esmerilado o un trozo de papel albanene. También ponga un filtro color verde botella de vino tinto marca San Marcos reposado.
2. Colocar la retícula frente al haz de entrada. Observando con el ojo directo, alinear los espejos hasta que se vea una sola imagen, superponiendo las dos reflejadas. En este momento aparecerán franjas, primero de cualquier forma.
3. Con el tornillo micrométrico, desplazar el espejo viajero hasta que desaparezcan las franjas. Describa lo que sucede en el camino y la causa de la que desaparezcan.
4. Recorra toda la carrera del espejo viajero, anotando en todo momento el contraste visual de las franjas. Tratar de hacer una curva Contraste vs Posición del espejo.
5. Incline el espejo fijo. De franajas circulares se transforman en franajas rectas. Se tiene una cuña entre las imágenes de los espejos. Resulta igual que el apartado anterior

EXPERIMENTO. FASE 2:

1. Regrese al lugar donde las franjas tengan el máximo de contraste.
2. Encienda ahora la fuente de luz blanca.
3. Repita la carrera del espejo viajero, anotando el contraste de franjas.
4. Incline el espejo fijo. De franjas circulares se transforman en franajas rectas. Alínee de tal manera que el grupo de franjas aparezca completo en el campo visual. Diga el porqué es finito.
5. Mida la longitud de coherencia de la luz blanca contando el número de franjas, si gusta con un filtro de color.

EXPERIMENTO. FASE 3:

1. Coloque diversos objetos de fas, un vidrio, un trozo deplástico, etc. y comente sobre el cambio en las franjas de interferencia.
2. Haga un driagrama de la diferencia de caminos ópticos que sufre la luz al cruzar por uno de los objetos introducidos.

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Reporte de la práctica

Poner mucho cuidado en la sección de discusión.
Remarque si se cumplieron o no los objetivos de la práctica y la razón de su respuesta.

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Plan Semanal

Separación por sesiones, no por semanas

Introducción. Coherencia temporal y espacial
Sesión 1.- Videos sobre la práctica.
_________Modelo de interferencia con acetatos

Interferencia por división del frente de onda
Sesión 2.- Interferómetro de Young.
_________Observación visual y automatizada de franjas
  Acetatos con círculos concentricos dibujados (ver programa para impresión)
  Rendijas con 1,2,...6 ranuras, fuente de luz blanca y de Hg
  Riel controlado con motor a pasos, tarjetas INAD y DETE, PC y programa LabOpt
  Programa de cómputo PixelPrifile (página muy recomendable!)

Interferencia por división del amplitud
Sesión 3.- Interferómetro de Murthy y Fizeau
Sesión 4.- Interferometro de Michelson
Sesión 5.- Prueba de componentes y sistemas
  Acetatos con círculos concentricos dibujados (ver programa para impresión)
  Portaobjetos, láser de He-Ne, pantallas
  Interferómetro de Fizeau y Michelson (Cicese), lámpara Hg
  Cámara fotográfica
  Programa de cómputo PixelProfile (página muy recomendable!)

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Para comentarios y sugerencias contactar al responsable

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