Experiencias de interferencia
I.- Experimento de Young de la doble rendija
1.- Objetivo de la experiencia
Queremos observar el patrón de interferencia producido por una doble rendija situada en el camino del haz láser. A partir de este patrón determinaremos la posición de máximos y mínimos, lo cual nos permitirá estimar la longitud de onda del haz de luz.
2.- Fundamento teórico
Este experimento fue realizado originalmente para comprobar la doble naturaleza (corpuscular y ondulatoria) de la luz. Contrariamente a lo que se pudiera esperar antendiendo a la supuesta naturaleza corpuscular de la luz, al pasar por las rendijas estas se convierten en focos secundarios, produciéndose interferencia entre las ondas emitidas por las dos franjas. Esto da lugar a la aparición de máximos y mínimos, cuya posición viene dada por las expresiones Xmax=Dnλ/a y Xmin=(2n+1)Dλ/2a, donde n es el orden de interferencia, D la distancia del diafragma a la pantalla y a la distancia entre las dos rendijas.
3.- Material necesario
Usamos los siguientes elementos del equipo láser de Didaciencia:
-Láser de He-Ne con soporte
-Banco óptico
-Lente cilíndrica
-Portalentes
-Portadiapositivas
-Diafragma con tres dobles rendijas
-Gafas protectoras
4.- Desarrollo de la experiencia
Montamos el láser en un extremo del banco, seguido de la lente cilíndrica y el portalentes con un diafragma de tres dobles ranuras a continuación. Situamos la pantalla lo más alejada posible del banco óptico, e iluminamos la primera rendija con el láser. Medimos la distancia entre los máximos y entre los mínimos en el patrón de interferencia formado en la pantalla, y repetimos la operación iluminando la segunda rendija. Los resultados de la segunda rendija no son significativos, al haber sido muy imprecisa la medición. En el caso de la tercera rendija ni siquiera fue posible obtener el diagrama de interferencia. También medimos la distancia del diafragma a la pantalla.
4.1.- Cálculos
Utilizamos la expresión de los máximos para hallar la longitud de onda. Usaremos los máximos en n=2 y n=-2. Su distancia al centro es 21 milímetros, lo que nos da una lambda=630 nanómetros.
Si utilizamos los mínimos n=2 y n=-2, a 24 milímetros del centro, el resultado es mucho peor, 230 nanómetros.
Nos quedamos, por tanto, con el resultado dado por los máximos.
5.- Resultados obtenidos
El valor de la longitud de onda obtenido es sorprendentemente preciso. En la documentación del equipo láser dice que su longitud de onda es de 632.8 nanómetros, y nuestro resultado es 630 nanómetros.
II.- Anillos de Newton
1.- Objetivo de la experiencia
Buscamos observar el fenómeno de los anillos de Newton, que se debe a la interferencia por división de amplitud de la onda de luz.
2.- Fundamento teórico
La presencia de una película delgada en el camino del haz del láser hace que parte de la luz se refleja en la cara superior, y parte en la inferior. Debido a esto, el camino recorrido por cada rayo es diferente, por lo que interferirán al encontrarse después de la lámina.
Al dividirse el rayo, se divide la energía, que será la suma de las de los dos haces. El nombre dado a este tipo de fenómenos (interferencia por división de amplitud) se debe a que la amplitud es proporcional a la energía.
3.- Material necesario
-Láser de He-Ne con soporte
-Banco óptico
-Lente difusora f=5 mm
-Dos portaobjetos
-Gafas protectoras
4.- Desarrollo de la experiencia
Conectamos el láser y lo orientamos de forma que el haz pase por la lente difusora. Después colocamos los dos portaobjetos en el camino de la luz, juntos. Podremos observar la radiación reflejada.
Si aumentamos o disminuimos la presión sobre los portaobjetos, haremos que la dispersión varíe, obteniéndose diferentes imágenes.
Punto principal con primer anillo alrededor
5.- Resultados obtenidos y conclusiones
Podemos ver diferentes anillos, aunque es bastante difícil conseguir una imagen nítida. Nosotros hemos conseguido dos, de las cuales fotografiamos una. Se observa que los anillos de los máximos no están completos, tienen huecos. Esto se debe a la interferencia de una onda con la otra, igual que la presencia de anillos.