MELISSA ALGARRA ALZATE. CATHERINE GUTIÉRREZ TABARES. MARCELINA GUZMÁN BENITEZ. ANA MARÍA OQUENDO CASTAÑEDA. YESENIA RESTREPO MONTOYA. MANUELA VÁSQUEZ HERNANDEZ .
TÍTULO TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN 1.GENERALIDADES 1.1PROBLEMA 1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.1.3 PREGUNTAS GENERADORAS DE SENTIDO 1.2. JUSTIFICACIÓN 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
3.REFERENCIAS TEÓRICAS 3.1 PERSONAJES 3.2 APLICACIONES 4.METODOLOGÍA 4.1 DISEÑO DE ACTIVIDADES 4.1.1 TALLERES 4.1.2 ACTIVIDAD EVALUATIVA
4.1.3 INSTRUMENTOS DIDÁCTICOS 4.1.4 GUÍA DE LABORATORIO 5. CONCLUSIONES Y RESULTADOS 5.1 LOGRO DE LOS OBJETIVOS
BIBLIOGRAFÍA ANEXOS CRONOGRAMA
INTRODUCCIÓN Todo el mundo esta familiarizado con la idea de que podemos oír al otro lado de una esquina pero quizás es más difícil de entender que la luz también puede doblar las esquinas en el sentido de que la luz de una fuente puntual cuando incide sobre un borde recto y proyecta una sombra, el borde de la sombra nunca es perfectamente nítido; algo de luz aparece en la zona donde se esperaba sombra y encontramos franjas brillantes y oscuras en el área iluminada. En general, cuando una luz emerge de una abertura no se comporta según un modelo de rayos como hemos supuesto en el caso de la reflexión. En el tema de interferencias vimos las configuraciones de intensidad que surgen cuando se superponen dos, tres, cuatro, etc. ondas de luz procedentes de otras tantas fuentes. Aquí vamos a estudiar la combinación de un nº muy grande (teóricamente infinito) de fuentes de luz. A esta combinación se le conoce con el nombre de difracción. Cuando una onda atraviesa una abertura (interrupción de un frente de onda) cada parte infinitesimal de la abertura se comporta como una fuente secundaria de ondas de modo que la interferencia de todas las ondas generadas por esas fuentes dan lugar a un patrón de franjas brillantes y oscuras. El mismo efecto se observa con varias aberturas, dando lugar a interesantes fenómenos con gran nº de aplicaciones prácticas.
El sentido de la visión es la forma de comunicación con el medio exterior más importante que se tiene , lo que quizá pueda explicar por qué la óptica es una de las ramas más antiguas de la ciencia . A través de la elaboración de esta herramienta didáctica , se busca entender y comprender de manera más extensa y clara el fenómeno de la difracción , además de buscar dar respuesta a la pregunta problematizadora planteada anteriormente , a través de conceptos como : velocidad y longitud de las ondas , y difracción. Con esta guía se quiere dar a entender cómo la difracción de la luz es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija . Lo cual , es posible comprender a través de las teorías y experimentos realizados por Snell ,Newton , Fresnell , Young , Huygens , entre otros. Es importante recalcar que este fenómeno se puede visualizar de diferentes formas en la vida cotidiana , ya que este está presente en todo lo que vemos , tales como: la formación de “colores”, la visión propia del ojo , la formación de las estrellas, además de la formación de otras franjas de colores que se originan de la propagación de la luz sobre un obstáculo , por esta razón se quiere explicar más a fondo cómo ocurren estos fenómenos.
Generales • Entender el “fenómeno” de la difracción de la luz y la necesidad de introducir ondas electromagnéticas para explicarlo. • Entender porque la luz se “curva” alrededor de un obstáculo. Específicos • Familiarizarse con patrones de difracción de simple y múltiples ranuras. • Aplicar las ecuaciones de difracción para determinar el tamaño característico de algunos objetos comunes. • Comprender algunas de las múltiples aplicaciones de la difracción.
DIFRACCIÓN POR UNA RENDIJA DE PROFUNDIDAD INFINITA
cuanto menor sea la abertura, mayor es el ángulo
Por ejemplo, cuando una ranura de 0,5 mm de ancho está iluminada por la luz de longitud de onda de 0,6 um, y puede visualizarse en una distancia de 1000 mm, la anchura de la banda central en el patrón de difracción es de 2,4 mm. Las franjas se extienden hasta el infinito en la dirección y desde la ranura y la iluminación también se extienden hasta el infinito.
La separación de las franjas es inversamente proporcional a la dimensión de hendidura.
DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA RECTANGULAR
Si el haz de iluminación no se enciende toda la longitud de la ranura, la separación de las franjas verticales está determinada por las dimensiones del haz de iluminación. Un examen detallado del patrón de difracción de doble rendija de abajo muestra que hay franjas horizontales muy finas de difracción por encima y por debajo de la mancha principal, así como las franjas horizontales más obvias.
DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA CIRCULAR
Cuando la luz de una fuente puntual pasa a través de una abertura circular pequeña no produce como imagen un punto brillante, sino más bien un disco difuso circular conocido como disco de aire.
Si esta deformación de la imagen de la fuente puntual, es mayor que la producida por las aberraciones del sistema, se dice que el proceso de imágenes está limitado por difracción, y que es lo mejor que se puede hacer con ese tamaño de abertura.
rodeado de anillos circulares concéntricos mucho más tenues. Este ejemplo de la difracción es de gran importancia, porque tanto el ojo humano como muchos instrumentos ópticos, tienen aberturas circulares
Difracción por Rendija Doble
Bajo las condiciones de Fraunhofer, la curva de luz (intensidad vs posición), se obtiene multiplicando la expresión para la interferencia de múltiples rendijas por la expresión para la difracción de simple rendija. Se supone que el conjunto de las múltiples rendijas, está construido por un número de ranuras idénticas, cada una de las cuales proporciona una distribución de luz de acuerdo con la expresión de difracción de una rendija simple. La interferencia de múltiples rendijas, implica típicamente unas dimensiones espaciales mas pequeñas, y como resultado produce unas bandas de luces y sombras sobrepuestas en el patrón de difracción de la rendija simple.
DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA CON UN PERFIL GAUSSIANO
Una diapositiva fotográfica cuya transmisión tiene una variación gaussiana es también una función de Gauss. La forma de la función se representa a la derecha, y se puede observar que, a diferencia de los patrones de difracción producidos por aberturas rectangulares o circulares, no tiene anillos secundarios. Esta técnica se puede utilizar en un proceso llamado apodización - la abertura está cubierta por un filtro cuya transmisión varía como una función de Gauss, que da un patrón de difracción sin anillos secundarios.
CONCEPTOS CLAVES
Dispersiรณn de la Luz Cuando se interpone un prisma de cristal o de otro material transparente en la trayectoria de un rayo solar, se observa lo siguiente:
Esto nos indica que la luz no es simple, sino que estรก compuesta por luces de diversos colores.
La luz blanca que llega al prisma se refracta y emerge formando una serie de bandas de colores diferentes. este fenรณmeno se denomina dispersiรณn o descomposiciรณn de la luz.
Características de los colores Observando el espectro solar vemos que el rayo menos desviado es el rojo y el que más se refracta es el violeta, esto se debe a que las distintas radiaciones que atraviesan el prisma lo hacen con velocidades diferentes.
De acuerdo a la teoría de Huygens, la luz es de naturaleza ondulatoria, por lo tanto su velocidad de propagación es:
v=f.λ
En consecuencia cada color posee una determinada frecuencia y longitud de onda. Se ha podido comprobar que:
A menor frecuencia o mayor longitud de onda, corresponde menor refraccción y viceversa.
FRESNEL DIFRACCION
Cuanto más pequeño es el ancho de la ranura, más evidente es la difracción de la luz. Sin embargo, esto tiene un límite porque, a medida que se reduce el ancho de la ranura, disminuye la cantidad de luz que la atraviesa, llegando un momento en que el fenómeno de difracción resulta imperceptible.
Este inconveniente se resuelve utilizando un dispositivo llamado redes de difracción, en lugar de una sola ranura tiene un elevado número de ellas, separadas entre sí por una distancia igual al ancho de dicha ranura. Las observaciones se pueden realizar por transparencia o por reflexión.
PERSONAJES SIGNIFICATIVOS Difracción de Fraunhofer La difracción de Fraunhofer se refiere a los casos límites donde la luz que alcanza el objeto difractante es paralela y monocromática, y donde el plano de la imagen está a una distancia grande en comparación con el tamaño del objeto difractante.
DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA RECTANGULAR DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA CIRCULAR
DIFRACCIÓN POR UNA RENDIJA DE PROFUNDIDAD INFINITA
DIFRACCIÓN POR UNA ABERTURA CON UN PERFIL GAUSSIANO
DIFRACCIÓN POR UNA RENDIJA DOBLE
1.Gracias a diversos experimentos y teorías expuestas por numerosos científicos acerca de este fenómeno , se pudo descifrar a lo largo de la historia el curioso misterio del espectro de la luz y la composición real de esta , al igual que descubrir la composición cromática de los colores y la influencia de los prismas ,puesto que a partir de esto fue posible demostrar que los colores no existen , y que simplemente son un proceso compuesto de varios factores como lo son la luz, el cerebro y el ojo humano. 2.Cuando los frentes de onda encuentran en su camino una abertura o un obstáculo de dimensiones reducidas se produce la difracción.
3.Se pudo comprender , que las ondas de luz que se propagan de un medio , traspasan un obstáculo , logrando que se de así el fenómeno de la difracción, teniendo en cuenta que ccuanto más parecida es la longitud de onda al obstáculo mayor es el fenómeno de difracción.
· Tena, Ballester (2002): Guión de prácticas, Técnicas experimentales en Física General · http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/redes/redes.htm · http://mit.ocw.universia.net/MAS-450HolographicImagingSpring2003/NR/rdonlyres/Media-ArtsandSciences/MAS-450Holographic-ImagingSpring2003/F0336332-E76F49A7-830AC2C1FB268E9C/ 0/lab2.pdf · http://www.ual.es/~mjgarcia/redesdifraccion.pdf