DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LONGITUD DE ONDA DEL ESPECTRO VISIBLE A PARTIR DEL PATRÓN DE INTERFERENCIA DE DOBLE RENDIJA

¡Hola amigos de Steemit!

En mi entrega anterior, les mostré como obtener la longitud de onda de una parte del espectro visible (rojo, verde y azul) en el laboratorio, utilizando el patrón de difracción de una rendija.

En este nuevo artículo utilizare el método de Interferencia de Doble Rendija para obtener la longitud de onda del espectro visible con una mayor precisión.

Figura 1 – Interferencia de dos rendijas
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La interferencia es la superposición de dos o más ondas en un punto del espacio. Las interferencias pueden ser constructivas o destructivas.

En 1801 Thomas Young demostró experimentalmente que cuando una fuente de luz incide sobre un par de rendijas estas actúan como dos nuevas fuentes coherentes. (ver Figura 1)

Los máximos y mínimos ocasionados por las interferencias constructivas y destructivas son visualizados como zonas brillantes y oscuras respectivamente.

INTENSIDAD PARA EL PATRÓN DE INTERFERENCIA DE DOBLE RENDIJA

La intensidad en el patrón de Interferencia es directamente proporcional al cuadrado del campo eléctrico total incidente en la pantalla. La superposición de los campos que se propagan desde las dos rendijas hasta la pantalla esta dado por.

CAMPO ELÉCTRICO TOTAL

Dado que:

λ ➞ Longitud de onda
θ ➞ Posición angular de un punto P respecto a la línea central.
d ➞ Separación entre las dos Rendija

El comportamiento del patrón de interferencia visualizado en la figura 2 está dado por la ecuación (3). Esta nos permite obtener los puntos donde la intensidad es máxima (zonas brillantes del patrón) y mínima (zona oscura del patrón).

De la Ecuación (3) se tiene que la Intensidad es máxima si:

m = ±1,2,3,4….
m ➞ orden Difraccional

Es importante observar en la figura 2, que el patrón de interferencia gobernado por la Ecuación (3) es de amplitud constante, lo cual lo diferencia del patrón de Difracción de una rendija en el que las amplitudes de los máximos se atenúan.

Figura 2 - Patrón de Interferencia de Doble Rendija
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METODOLOGÍA

En la Figura 3 se muestran los materiales y equipos utilizados para el cálculo de las longitudes de onda.

La luz roja, verde y azul es emitida desde la fuente variando cada filtro. El rayo de luz transmitido por cada uno de ellos es dirigido a través del orificio en la regla de difracción hacia la doble rendija D. El patrón de Interferencia es observado en la regla de difracción para cada rayo de luz desde la doble rendija seleccionada (Patrón D) en la que posteriormente se hacen las lecturas de las posiciones de los máximos visualizados (Ver tabla).

Figura 3 – Configuración de los equipos en el laboratorio
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Figura 4 – Equipos y materiales utilizados en el laboratorio de prueba
Foto tomada en el laboratorio en la publicación anterior

Figura 5 – Montaje del equipo de Interferencia
Foto tomada en el laboratorio en la publicación anterior

DATOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS

Doble rendija D (dato del Fabricante):

d = 0,125mm (Separación entre las rendijas).

Distancia desde la Regla de Difracción hasta la Rendija D:

L = 450mm

Figura 6 – Placa de Rendija de Difracción
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Figura 7 – Relación geométrica entre las variables de Interferencia
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Tabla de Cálculos y Resultados

Los resultados obtenidos muestran longitudes de onda con márgenes de error más pequeños que los obtenidos por el método de difracción de una rendija, lo cual evidencia la mayor precisión del método de interferencia de doble rendija.

Valores Promedios Experimentales obtenidos:

λ(Promedio) Rojo = 725,2 (nm)
λ(Promedio) Verde = 555 (nm)
λ(Promedio) Azul = 501 (nm)

Valores Teóricos:

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Tal y como se propuso en el artículo anterior, el incremento del número de rendijas genera una mayor resolución del espectro visible y de sus respectivas longitudes de onda.

Referencias

• Física para la Ciencia y la Tecnología. Tipler Mosca. Vol 2. Editorial Reverté.

• Física para Ingeniería y Ciencias. Hans C. Ohanian y John T. Markert. Vol 2. Editorial McGrawHill.

• Physics Worldwide Catalog and Experiment Guide. PASCO.

• Introducción a la Cristalografía. Donald E. Sande. Editorial Reverté.