Ondas: observaciones

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Texto de titular

De lo que se observó en el laboratorio ...

reflexión

texto descriptivo

Considerese un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, como resultado tenemos que parte de la luz es reflejada y la otra parte entra como un rayo refractado en el segundo medio, donde puede o no puede ser absorbido. La cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios. El plano de incidencia se define como el plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia, El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal.

De acuerdo a las leyes de reflexión:

Cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los medios.

El ángulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (ángulo de reflexión)

En el laboratorio el medio considerado fue un prisma, un prisma es un objeto transparente con superficies planas y pulidas no paralelas





refracción

Cuando el rayo de luz incidente encuentra otra frontera que conduce a otro medio, parte del rayo se transmite también al segundo medio. Este rayo se desvia en la barrera y se dice que se refracta. En el caso del prisma como el índice de refracción de una sustancia varía según la longitud de onda, un prisma puede separar las diferentes longitudes de onda contenidas en un haz incidente y formar un espectro. en la figura el ángulo CBD entre la trayectoria del rayo incidente y la trayectoria del rayo emergente es el ángulo de desviación.

Podemos ilustrar a la refracción con un prisma en donde incidimos rayos de luz roja, verde y azul. Suponemos que la rápidez promedio de la luz roja en el vidrio es menor que en el aire, por lo que se refracta el rayo rojo. Al salir al aire vuelve a tener su rápidez original y viaja en la dirección indicada. La luz verde tarda más en atravesar el vidrio. Como su rápidez es menor se refracta como se indica. La luz azul atraviesa todavia con más lentitud; entonces podemos ver el cambio que presentan los rayos de luz con diferente rápidez.

Prisma de vidrio.JPG


Ahora, sí solamente tenemos un "prisma de aire" y los rayos de luz, indicamos las trayectorias probables de los rayos, al atravesar el "prisma" y regresar al vidrio.

Prisma de aire.JPG

--Erika Fragoso Perez 18:09 30 mar 2012 (UTC)




Cuando se incidió la luz del láser al prisma, éste reflejo cierta cantidad de luz y otra la refractó, con un pequeño ángulo de inclinación, tomando como punto de referencia la normal a la superficie en el punto donde se tuvo contacto el haz. Para encontrar ese ángulo aplicamos la ley de Snell\[n1\sin\theta_{i}=n2\sin\theta_{t} \]

De donde sabemos que el indice de refracción del aire n1=1, y el del vidrio es n2=1.52 y tomando \(theta_{i}=0.055 \)

\(\sin\theta_{i}=1.52\sin\theta_{t} \)

\(\theta_{t}=arcsin(\frac{\sin0.055}{1.52})=0.03 \)

lo que sucede del camino que va del prisma al aire\[n1\sin\theta_{i}=n2\sin\theta_{t}\]

\(1.52\sin0.03=1\sin\theta_{t}\)

\(\theta_{t}=arcsin(1.52\sin0.03)=0.055\)

Que en este caso parece el mismo ángulo con el cual incidió el láser por primera vez al prisma, sin embargo si se utilizaran más dígitos encontraríamos una pequeña variación. Ahora bien, ésto no se aprecia en la imagen, lo que tiene que ver con la geometría del objeto por lo que a los 0.055 rad le sumamos 0.25 rad con lo cual nos queda 0.305 rad.

DSC 0061.JPG

Ignacio Peralta Martínez

Interferencia

Fig. 3 Interferometro


Con lo que respecta a interferencia en el laboratorio se observo el efecto de este fenomeno mediante el uso de un disposito conocido como interferometro de Michelson. El diseño basico del instrumento se muestra en la figura (Fig. 3). Un haz de luz de una fuente ("S") cae sobre un vidrio ligeramente plateado ("A"), el cual divide el haz de luz en dos partes. Estos haz separados son reflajados de vuelta al vidrio ligeramente plateado ("A") por dos espejos ("C" y "D"). Usualmente una placa de compensacion ("B") se inserta dentro del trayecto de una haz para que las dos trayectorias que toman los diferentes haces de luz incluyan y atraviesen el mismo grosor de espejo. El patron de interferencia se observa en "E"


--Alejandro Angel Galvan Garcia 21:57 26 mar 2012 (UTC)


difracción

Difracción es el efecto que aparece sobre un haz de ondas cuando pasa a través de una rendija; la medida en que la difraccion modifica la propagación rectilínea de las ondas depende del tamaño de la longitud de onda y de la abertura. Este efecto se puede observar de la siguiente manera:


Figura 4 - Difracción por una rendija

Donde ω es la separación de la abertura de la rendija, λ se refiere a la longitud de onda y θ es la separación entre las franjas oscuras. Este fenómeno se puede observar colocando una pantalla blanca a una distancia d de la rendija, las franjas que se ven en la pantalla dependerán de que tan separadas estén las paredes de la abertura, si la abertura se va haciendo muy pequeña, es decir, disminuye, se observan las franjas muy cercanas unas de otras se deteriora su separación, hasta que pueda verse una linea recta oscura (θ decrece); si la distancia de la abertura va aumentando crece la separación de las franjas oscuras (θ aumenta).


ÓPTICA R.W. Ditchburn Ed. Reverte, S.A


--Heidi Isela Francisco Rodriguez 02:03 27 mar 2012

reflexión total interna

Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción \(\scriptstyle{n_1}\) incidiendo con un ángulo \(\scriptstyle{\theta_1}\) sobre una superficie sobre un medio de índice \(\scriptstyle{n_2}\) con \(\scriptstyle{n_1 > n_2}\) puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia \(\scriptstyle{\theta_1}\) mayores que un valor crítico cuyo valor es:

\[\theta_c = \arcsin\frac{n_2}{n_1} \,\]

En la ley de Snell: \[n_1\sin\theta_1= n_2\sin\theta_2 \,\] si \(\scriptstyle{n_1\, > \,n_2}\), entonces \(\scriptstyle{\theta_2 > \theta_1}\). Eso significa que cuando \(\scriptstyle{\theta_1}\) aumenta, \(\scriptstyle{\theta_2}\) llega a \(\scriptstyle{\pi\over2}\) radianes (90°) antes que \(\scriptstyle{\theta_1}\). el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si \(\scriptstyle{\theta_1}\) aumenta aún más, como \(\scriptstyle{\theta_2}\) no puede ser mayor que \(\scriptstyle{\pi\over 2}\), no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente.

La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.

Young.gif

Nombre:Antonio de Jesus Jimenez Lopez

Un cálculo sencillo que podemos hacer en base a lo observado en el laboratorio es calcular el ángulo crítico, siendo vidrio el medio incidente y aire el medio donde se trasmitió el haz reflejado. Tómese \(\scriptstyle{n_1 = 1.52}\) para el vidrio y \(\scriptstyle{n_2 = 1.00} \) para el aire, entonces usando la relación encontrada arriba para el ángulo crítico tenemos que

\(\theta_c = \arcsin(\frac{1.00}{1.52})\approx 0.718\ rad.\)

Reflexión total interna

--Roberto Verdel Aranda 02:09 27 mar 2012 (UTC)


El efecto de moteado

La apariencia granular al reflejarse sobre una superficie difusa es un fenómeno de la coherencia espacial de la luz del láser. Puede observarse fácilmente pexpandiendo el haz, haciéndolo pasar a través de una lente simple y proyectándolo sobre una pared o sobre una hoja de papel. La interferencia de los frentes de onda dispersos produce una distribución de motas (speckles) de luz en el área iluminada. Si guiñamos un ojo los granos crecen de tamaño; si nos acercamos a la pantalla los granos se encogen, si nos quitamos las gafas, la distribución permanece en foco perfecto. Si el que está observando mueve su cabeza hacia la derecha y la distribución se mueve también a la derecha, entonces, significa que la persona es hipermétrope, en cambio, si la distribución se mueve a la izquierda entonces la persona es miope. --Emmanuel Jairo Estrada Modesto 06:33 27 mar 2012 (UTC)

Ángulo Crítico

Si un haz de luz pasa de un medio con índice de refracción menor a un medio con mayor índice de refracción, como en el caso cuando el haz pasa del aire al vidrio, el rayo refractado se curva acercándose hacia la normal, en el caso contrario el rayo se aleja de la normal. Entonces a un determinado ángulo de incidencia le corresponde un ángulo de refracción de 90° y el rayo refractado saldrá rasante a la superficie de separación de ambos miembros, a este ángulo se le llama ángulo critico o limite. Para los ángulos de incidencia mayores el rayo no será refractado, se produce una reflexión total interna.


AnguloCritico.jpg

--Aurora Gonzalez 03:05 27 mar 2012 (UTC)

Prismas Dispersivos

Pude observar en el laboratorio que cuando se le hacía incidir el haz al prisma, ésta mostraba un patrón muy peculiar,se veía como salía el haz después de haber sido desviado de su dirección original en un ángulo,llamado desviación angular.Los prismas sirven como sistema dispersivo;esto ocurre en muchos analizadores de espectro, es decir es capaz de separar, hasta cierto punto, las frecuencias constitutivas en un haz luminoso policromo. Otra función es la de producir un cambio en la orientación de la imagen o en la dirección de propagación del haz. --Federico Espinoza Sosa 21:41 27 mar 2012 (UTC)


Pulsos Ultracortos

Los pulsos ultra cortos son a grandes rasgos pequeños trozos de un haz de luz, sin embargo ocurren en lapsos tan pequeños que es imposible detectarlos con nuestros propios ojos (receptores). por este motivo es necesario utilizar equipos sofisticados y sacar el mayor provecho de este fenómeno. Los pulsos Ultracortos son ideales para medir procesos atómicos que se encuentran en un lapso de tiempo de Picosegundos o Femtosegundos.

El laboratorio de óptica cuántica de la UAM-I se observaron dos maneras para realizar pulsos de luz muy cortos. El primero de ellos:

Se coloco un láser de color verde aproximadamente de 534 manómetros (longitud de onda) y se coloco un material, de manera muy precisa para que en el mínimo movimiento de esta pieza de un material en especial interfiriese con el haz, a este material se le aplico una corriente electrictrica, a lo que este respondió con vibraciones proporcionales a la antes mencionada. de esta manera se crearon pulsos mas y mas cortos hasta que fue imposible detectarlo con nuestros ojos y gracias a un receptor altamente sofisticado se nos convenció del hecho de ser pulsos cortos y no un haz de luz continuo

En el segundo caso se efectúan sumas de ondas en un sistema mucho más complejo y el haz de luz ya no sale como tal, del láser sino como pulsos Ultracortos. (Observado en una plática diferente a la que fue presentada a todo el grupo) --José García Hernández 07:57 30 mar 2012 (UTC)


Lentes

En cuanto a los lentes; podemos hablar de dos: el divergente y el convergente. Sabemos que los rayos se desvian, al atravesar un bloque de vidrio.

En este arreglo de bloques de vidrio podemos ver como se desvian los rayos de luz al pasar por dicho arreglo.

LENTE CONVERGENTE.JPG

Este comportamiento es similar cuando en lugar de un arreglo tenemos un lente convergente. Porque los rayos convergen.

El lente convergente se usa para corregir la hipermetropía.

Por ultimo presentamos otro arreglo de bloques de vidrio y observaremos como se desvian los rayos de luz al pasar pór dicho arreglo.

[[Archivo:

Este comportamiento es similar cuando en lugar de un arreglo como el anterior, tenemos un lente divergente. Porque los rayos divergen.

El lente divergente se usa para arreglar la miopía.