fenomeno ondulatorio de la luz, experimento de young
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Experimento de YoungTRANSCRIPT
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Laboratorio de Fsica Moderna. Fenmenos Ondulatorios de la Luz
Universidad Politcnica Salesiana 1
FENMENOS ONDULATORIOS DE LA LUZ Danny Guachichullca, [email protected], Facultad de Ingeniera Electrnica, UPS
Ing. Julio Verdugo. Facultad de Ingeniera Electrnica, UPS.
Abstrct--- In this work we will analyze the
Young Equation in mechanic water waves, then
apply these results to analyze the data obtained
from light experiments.
Trminos ndice--- Experimento de Yonug,
Interferencia, Difraccin, reflexin.
I. INTRODUCCION
En este documento vamos a analizar la validez de
la ecuacin de Young experimentando con ondas
mecnicas de agua, adems se podr verificar y
calcular las longitudes de onda de los colores del
espectro visible de la luz.
II. MARCO TEORICO
La Onda
Cuando un cuerpo se mueve en lnea recta en torno
a una posicin de equilibrio se dice que tiene un
movimiento ondulatorio. La onda, por tanto,
consiste en la propagacin de perturbaciones
originadas desde una fuente o foco.
El fenmeno ondulatorio transmite la vibracin o
perturbacin y la energa que lleva asociada y no
existe transporte de materia.
Elementos de una Onda
Elongacin (y): es la separacin en cualquier
momento, de cada partcula respecto de la posicin
de equilibrio.
Amplitud (A): la elongacin mxima de cualquier
punto respecto de la posicin de equilibrio.
Longitud de Onda (): es la distancia que separa
dos crestas sucesivas. La frecuencia mide cuntas
crestas pasan por segundo por un punto dado. Si la
longitud de onda es larga, sern pocas crestas por
ese punto. Si la longitud de onda es corta, pasarn
muchas crestas.
Numero de Onda (n): es el nmero de longitudes
de onda por cada unidad de longitud.
Velocidad de propagacin (v): velocidad con la que
se propaga la onda.
Periodo (T): tiempo que se demora en completar un
ciclo.
Frecuencia (f): nmero de oscilaciones que se
produce por unidad de tiempo.
Relaciones Importantes
= vf
Energa
=1
22
Ecuacin de Onda
(
) =
1
2
(
)
Solucin general
(, ) = ( )
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Fenmeno de Reflexin
El rayo incidente y el rayo reflejado est en el
mismo plano.
El ngulo de incidencia es igual al ngulo de
reflexin.
Fenmeno de Refraccin
Cuando la luz pasa de un medio a otro su velocidad
cambia, esto hace cambiar la direccin del rayo.
El ngulo de incidencia y refraccin est dado por
la siguiente expresin.
1(1) = 2(2)
Fenmeno de difraccin
Esla propiedad de las ondas de rodear los
obstculos bajo determinadas condiciones. En una
abertura o en un punto cuyas dimensiones sean
similares a la longitud de onda, este se convierte en
un foco emisor.
Fenmeno de interferencia
Es la superposicin o suma de dos o ms ondas.
Dependiendo fundamentalmente de las longitudes
de onda, amplitudes y distancia relativa entre las
mismas.
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III. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Objetivos
Estudiar los fenmenos de la onda
mecnica
Verificar el comportamiento de la onda
mecnica aplicando la ecuacin de
YOUNG.
Comprobar los resultados de la Luz como
onda.
Instrumentacin
Generador de ondas electrnico a partir de aire
en una superficie de agua, el sistema cuenta
con luz estroboscpica el cual se calibra con la
misma frecuencia de oscilacin del generador
de ondas para poder detener las ondas y hacer
ms precisas las mediciones.
Luz estroboscpica.
Rejillas de difraccin.
Metro.
Fuente de ondas.
Procedimiento
Fenmeno de reflexin
Se cumple que el ngulo de incidencia y reflexin
son iguales.
Fenmeno de Difraccin
Se puede comprobar que la difraccin se cumple
en los fenmenos ondulatorios de las ondas
mecnicas como en el agua.
Cabe mencionar que a medida que la onda se
esparce por un rea mayor la energa tambin lo
hace. Es por eso que a medida que se aleja del foco
emisor parece disminuir la intensidad de las
amplitudes.
Fenmeno de interferencia en el AGUA
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Objetivo
Comprobar que la ecuacin de Young se aplica a
las ondas mecnicas del agua. Calcularemos con
esta la longitud de onda con los parmetros
obtenidos en la interferencia de las ondas
mecnicas del agua.
Ecuacin de Young.
=Yd
2 + 2
Y distancia entre los mximos
d distancia entre los focos
D distancia entre los focos y la pantalla
Segn la imagen:
Y=y
d=a
D=d
Mediciones obtenidas para el Agua
= = = = ,
Aplicando la frmula de Young vamos a calcular la
longitud de onda para el agua son los datos
anteriores
=20x14
202 + 552
= 4,7 cm
Como podemos observar el valor calculado solo
vara en 2mm. Queda demostrado que la
frmula de Young sirve para los fenmenos
ondulatorios mecnicos como el agua.
Fenmeno de Interferencia en la LUZ
Objetivos
Se tratara de determinar las longitudes de onda de
los distintos colores del espectro visible utilizando
la frmula de Young, de esta manera tambin
probaremos que la luz es un fenmeno ondulatorio.
Instrumentacin
Fuente de luz
Rejillas de difraccin 1/600 mm
Lentes
Metro
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Mediciones
Los datos obtenidos de las mediciones para la luz
= / = = . = = . =
Utilizando la frmula de Young calcularemos las
longitudes de onda de los colores bsicos de arriba.
1 =
34.5x16000
1162 + 34.52 = 4,75107
2 =
38x16000
1162 + 382 = 5.19107
3 =
42.5x16000
1162 + 42.52 = 5.73107
4 =
48x16000
1162 + 482 = 5.19107
Cuadro comparativo entre los valores obtenidos y
mediciones previas de otros laboratorios.
Color Mediciones Referencias
Anteriores
Azul 4,75107 440-480 nm
Verde 5.19107 480-530 nm
Amarillo 5.73107 530-590 nm
Rojo 5.19107 630-700 nm
IV. CONCLUCIONES
Podemos decir sin ninguna duda que la luz es un
fenmeno ondulatorio, pues las mediciones en el
agua corroboran la frmula de Young en el agua,
por tanto la luz debe ser una onda.
En el cuadro comparativo del apartado anterior se
ve que los datos medidos y calculados con la
frmula de Young estn dentro de los rangos
generalmente aceptados para los distintos colores
bsicos del espectro visible.
V. REFERENCIAS
Conceptos de fsica moderna. Arthur Beiser
La web de fsica. www.lawebdefisica.com
http://www.lawebdefisica.com/
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