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Interferencia
y difracción
En
esta sección vamos a estudiar varios ejemplos de interferencia y difracción.
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Interferencia
por N fuentes puntuales separadas una distancia d |
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Primera
simulación
Instrucciones
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Introducir el
número N de fuentes, seleccionado un número en el control de selección
titulado número de fuentes.
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Pulsar
el botón titulado Dibujar.
En
la parte derecha del applet se representa la intensidad en función de x=d·senθ/λ.
En la parte inferior, se representa la intensidad mediante colores
pertenecientes a la escala de grises. Podemos apreciar las típicas
franjas claras y oscuras de los diagramas de interferencia y difracción.
Cuando
se arrastra con el puntero del ratón el pequeño cuadrado de color
rojo, a la izquierda del applet aparecen para cada dirección,
los fasores correspondientes a las ondas procedentes de cada una de las
fuentes y la suma de todos ellos. En los máximos, todos los fasores
tienen la misma dirección, la amplitud resultante es N veces la amplitud
correspondiente a una de las fuentes y la intensidad es proporcional a N2.
En los mínimos, el origen del primer fasor coincide con el extremo del último,
la amplitud resultante es cero y la intensidad nula.
En
la parte superior izquierda del applet, aparece el valor de la intensidad
para cada valor de x. Se ha tomado como intensidad máxima la unidad.
Comprobar las posiciones de máxima y mínima intensidad para N=2, 3, 4, y
5 con las ecuaciones estudiadas en la teoría. |
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Segunda
simulación
Instrucciones
Introducir
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La
longitud de onda λ, actuando sobre el dedo de la barra de
desplazamiento titulada longitud onda.
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El
valor de la separación entre las fuentes d, actuando sobre el dedo de
la barra de desplazamiento titulada Separación.
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El
número de fuentes N, en el control de selección titulado n.
fuentes.
Se pulsa el botón titulado Dibujar.
Si seleccionamos una fuente, podemos observar las ondas circulares
alrededor de la fuente (en color rojo). La distancia entre el centro de
dos zonas claras (o dos zonas oscuras) consecutivas es una longitud de
onda. Cambiar la longitud de onda, y observar la representación de las
ondas circulares, pulsando el botón titulado Dibujar.
Si seleccionamos 2 fuentes,
observamos la interferencia de las dos fuentes, en la figura de la
izquierda, como si fuese una fotografía tomada en una cubeta de agua. En
la figura de la derecha, se representa la intensidad en cada punto del
plano. La máxima intensidad en color blanco, y la mínima en color negro.
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Difracción
por una rendija larga y estrecha Para
observar un diagrama similar al producido por la difracción de una
rendija se introducen los siguientes datos en la simulación anterior: N=5
fuentes, separación d=5, longitud de onda λ=5. A
la derecha, se representa la gráfica de la intensidad medida en la posición
x, señalada por una línea de color amarillo, sobre el diagrama de
intensidades. Para cambiar la posición de dicha línea se arrastra con el
puntero del ratón un pequeño cuadrado de color rojo, hasta una nueva
posición. Cuando se deja de pulsar el botón izquierdo del ratón se
dibuja una nueva gráfica. Comparar la gráfica que se obtiene cuando nos
situamos cerca de las fuentes (difracción de Fresnel), o lejos de las
fuentes (difracción de Fraunhofer).
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Redes
de difracción Consideremos
el diagrama de difracción producido por varias rendijas paralelas de
igual ancho, espaciadas regularmente. La intensidad que medimos en la
dirección correspondiente al ángulo θ es el producto de dos
intensidades: la de la difracción producida por una rendija y la debida a
la interferencia de N fuentes puntuales. El diagrama consistirá en una
serie de franjas brillantes, correspondientes a los máximos principales
de la interferencia de N fuentes, moduladas por el diagrama de difracción.
Instrucciones
Introducir
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La anchura a de la
rendija en mm, en el control de edición titulado Anchura.
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La separación d entre
dos rendijas consecutivas en mm, en el control de edición titulado Separación.
La separación tiene que ser mayor que la anchura (d>a).
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La longitud de onda
λ (en nm), en el control de edición titulado Longitud de onda.
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El número N de rendijas,
eligiendo un número en el control de selección titulado n. fuentes.
Si se activa el botón de
radio titulado I (interferencia), se representa el diagrama de
interferencia producido por N fuentes.
Si se activa el botón de
radio titulado D (difracción) se representa el diagrama de
difracción correspondiente a una rendija.
Si se activa el botón de
radio titulado ambos, se representa el diagrama de
interferencia modulado por el diagrama de difracción.
Se pulsa el botón
titulado Dibuja.
En la parte inferior del
applet, se representa la intensidad codificada en colores pertenecientes a
la escala de grises. El color blanco indica máxima intensidad, y el negro
intensidad nula.
En la parte superior, se
traza el diagrama de intensidad en función de x= d·senθ/λ, se
marcan sobre el diagrama en color rojo los mínimos de difracción.
Con el puntero del ratón
movemos un pequeño cuadrado de color rojo. En la parte superior izquierda
del applet se nos proporciona el valor de la intensidad, y el ángulo
θ, medido en grados para cada posición x. |
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