Red de Difracción (Fiz0111)

Red de Difracción

Objetivo

Obtener el espaciamiento de una red de difracción conociendo la longitud de onda de un LASER rojo.

Equipamiento

- Banco Optico

- Láser de $LaTeX: \lambda=677 nm$

- Red de difracción etiquetadas $LaTeX: 500$ líneas/mm, $LaTeX: 1000$ líneas/mm.

- Sensor de intensidad luminosa

- Computador con Interfaz Pasco.

- 2 Polarizadores.

Introducción

La red de difracción es una lamina de material transparente con muchas líneas rectas y obscuras en su superficie. Estas líneas son paralelas entre sí e igualmente espaciadas. Se usan a menudo para medir longitudes de onda y para estudiar la estructura e intensidad de las líneas del espectro.

El análisis de la interferencia patrón producida por una red, permite determinar el espectro de la radiación emitida por una fuente de luz. La teoría de la red de difracción es una extensión lógica de la teoría de la interferencia de dos rendijas patrones para el caso de muchas rendijas (del orden de 15000 líneas por pulgadas).La condición para el acontecimiento de un máximo está dada por:

$LaTeX: d \cdot \sin(\theta) = n \lambda$,

$LaTeX: n=1,2,3...$

donde $LaTeX: d$ es el espacio entre los centros de las rendijas adyacentes, $LaTeX: \theta$ es el ángulo entre la normal a la rendija y la dirección de observación.

En esta experiencia la fuente de luz a utilizar será un láser por lo tanto Ud. observará un espectro con una serie de puntos, donde el de mayor intensidad luminosa corresponderá al máximo central y los otros serán los ordenes con sus imágenes ($LaTeX: n = 0,1,2,...$ etc), ver fig.1.

Figura 1: Ordenes y sus imágenes

Procedimiento

1) Monte el láser y la red de difracción sobre el riel, así como lo indica la figura 2.

2) Utilice una red de 500 líneas/mm. Encienda el láser.

Precaución: No mire el haz del láser directamente. Puede ocasionarle daños a su visión.

Figura 2: Montaje Experimental

3) Observe el patrón de difracción en la pantalla. Observe el primer orden de la derecha, y haga las mediciones respectivas para obtener el ángulo $LaTeX: \theta$. Utilice trigonometría para obtener el valor de $LaTeX: \theta$ (ver figuras 3 y 4). Repita para la imagen de la izquierda.

4) Repita para todos los ordenes posibles. Mida la intensidad de luz para cada orden.

5) Cambie la red de difracción por una de 1000 líneas/mm. Repita el procedimiento anterior.

Medición de la intensidad luminosa

1.- Alinee el láser en el banco óptico con 2 polarizadores.

2.- En el otro extremo del banco óptico ubique el sensor luminoso, el cual va a estar conectado a la interfaz. (ver figura 5).

3.- Ajuste los polarizadores para evitar la saturación del sensor en el momento de efectuar las medidas.

Figura 5: Montaje Experimental.

Análisis y Preguntas

• Obtenga el valor de $LaTeX: d$ y calcule el numero de líneas por mm, con las mediciones realizadas.

• Compare el valor nominal de d con el obtenido por Ud. ¿Son iguales?. Explique las posibles fuentes de error.

• ¿Qué determina el número de ordenes del espectro vistos en la pantalla?. Explique.

• ¿Qué sucede con el espectro observado cuando el ángulo toma el valor cero?, ¿Qué se observa en esta posición?. Explique.

• ¿Por qué es conveniente considerar los dos espectros del primer orden? Recuerde las mediciones de intensidad.