ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA FÍSICA Y MATEMÁTICA
CARRERA DE BIOFÍSICA
INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA MODERNA
PRÁCTICA No 02: PROPAGACION DE LA LUZ LASER
1. DATOS GENERALES:
NOMBRE:
CODIGO:
Abigail Barrera
Alex Galarza
Jessica Pinduisaca
Cristian Vasconez
584
594
588
591
FECHA DE REALIZACIÓN:
FECHA DE ENTREGA:
15/05/28
15/06/04
2. OBJETIVO(S):
2.1.
GENERAL
Estudiar el fenómeno de interferencia de Young usando un láser.
ESPECÍFÍCOS
2.2.



Construir un interferómetro de Young para estudiar la interferencia
de la luz.
Calcular la longitud de onda en términos de la relación de Young.
Verificar los resultados estadísticamente usando como referencia
la longitud de onda registrada en el láser.
3. METODOLOGÍA
Mediante la observación se busca determinar las propiedades básicas de
la interferencia de la luz, para lo cual se procederá a realizar el
experimento de Young que será complementado con un análisis
estadístico con la longitud de referencia marcada en el láser.
4. EQUIPOS Y MATERIALES:





Láser de He-Ne
Interferómetro.
Pantalla.
Tornillo micrométrico.
Banco óptico.
5. MARCO TEORICO
El primero en mostrar un diagrama de interferencias fue el físico británico
Thomas Young, en el experimento que lleva su nombre en 1801. El
experimento clásico que demuestra la interferencia de la luz fue
realizado primero por Thomas Young en 1801. Young dividió un haz
muy estrecho de luz solar, conseguido mediante un orificio pequeño
practicado en un panel colocado sobre una ventana, en dos partes. En
la pared de frente a la ventana, colocada lejos de los haces, observó
un patrón de bandas alternadas claras y oscuras llamadas franjas de
interferencia. Las franjas claras indican interferencia constructiva y las
oscuras indican interferencia destructiva de las dos ondas por las
rendijas. La interferencia constructiva se produce en los puntos de la
pantalla donde las longitudes de camino óptico difieren en un número
entero de longitudes de onda de la luz y la interferencia destructiva
ocurre si la diferencia es un número entero de media longitud de onda.
Supongamos dos emisores puntuales coherentes, S1 y S2 que emiten
ondas esféricas de igual frecuencia y estado de
polarización. Sean estas dos ondas
y d la separación de las dos fuentes puntuales. D es
la distancia entre el punto medio de las fuentes
puntuales y el plano xy que contiene al punto de observación P (x,y,0).
Aunque las distancias S1P y S2P son diferentes, si la diferencia entra las
distancias que cada una recorre hasta llegar a P (d1 y d2) son grandes,
las amplitudes en el punto P se pueden considerar iguales:
En la experiencia de Young, la distancia de observación es mucho más
grande que la distancia entre las fuentes, es decir, d1 - d2 >> d entonces,
d << D con lo que se puede aproximar d1 + d2 » 2D , por lo tanto, la
diferencia queda:
por lo tanto, la intensidad es:
donde k es el vector de onda y A la amplitud de la onda en el plano de
observación
A la vista de esto, una vez fijada la geometría, es decir, una vez conocidas
d y D y la longitud de onda, la intensidad es sólo una función de x, es decir,
I = I(x). Como puede verse, la intensidad no depende de la variable y, por
lo que los puntos de igual densidad serán rectas paralelas al eje y, el perfil
de intensidades varía con el coseno al cuadrado, una función que se hace
máximo cuando
y
se
anula
cuando
Con lo visto hasta aquí, el máximo de orden m está en la posición:
con lo que la distancia entre dos máximos consecutivos, es decir, la
interfranja es:
Condiciones de interferencia
Cuando las ondas son coherentes, puede formarse un diagrama de
interferencia formado por franjas oscuras y claras. Para producir un
diagrama de interferencia constante, ambos trenes de ondas deben estar
polarizados en el mismo plano. Los átomos de una fuente de luz ordinaria
irradian luz de forma independiente, por lo que una fuente extensa de
luz suele emitir radiación incoherente. Para obtener luz coherente de una
fuente así, se selecciona una parte reducida de la luz mediante un
pequeño orificio o rendija. Si esta parte vuelve a separarse mediante una
doble rendija, un doble espejo o un doble prisma y se hace que ambas
partes recorran trayectorias de longitud ligeramente diferente antes de
combinarlas de nuevo, se produce un diagrama de interferencias.
6. PROCEDIMIENTO
Tomar precauciones, la luz láser, vista directamente puede ser peligrosa
para sus ojos y causa de ceguera.





Para medir la longitud de onda de la lámpara espectral se dispone de
un montaje del tipo franjas de Young, usando una pantalla con dos
hendiduras.
Perforar las hendiduras a una pequeña distancia usando como
referencia un alambre/alfiler proporcionado por el docente, procurar
que las perforaciones sean pequeñas.
Variar la posición de la pantalla y tomar diferentes distancias de
interfranjas (5 veces).
Determinar la longitud de onda de la luz utilizada y comparar con los
resultados de la longitud de onda reportada en el láser.
Aplicar un test estadístico para verificar el resultado.
7. CÁLCULOS Y RESULTADOS
7.1.1 Calculo de la longitud de onda
0,6𝑚𝑚 × 1.5𝑚𝑚
1410𝑚𝑚
λ1 = 6,383x10−4 𝑚𝑚
𝛌𝟏 = 𝟔, 𝟑𝟖𝟑𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
λ=
0,7𝑚𝑚 × 1.5𝑚𝑚
1580𝑚𝑚
λ3 = 6,646x10−4 𝑚𝑚
𝝀𝟑 = 𝟔, 𝟔𝟒𝟔𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
λ=
𝑖=
λ𝐷
𝑑
𝛌=
𝒊𝒅
𝑫
0,5𝑚𝑚 × 1,5𝑚𝑚
1220
λ2 = 6,27x10−4 𝑚𝑚
𝝀𝟐 = 𝟔, 𝟐𝟕𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
𝜆=
0,3𝑚𝑚 × 1.5𝑚𝑚
750𝑚𝑚
𝜆4 = 6x10−4 𝑚𝑚
𝜆=
𝝀𝟒 = 𝟔𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
0,1𝑚𝑚 × 1.5𝑚𝑚
260𝑚𝑚
λ5 = 5,769x10−4 𝑚𝑚
𝝀𝟓 = 𝟓, 𝟕𝟔𝟗𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
𝜆=
7.1.2 Comparación de resultados
Longitud de onda
del laser
Longitud de onda
hallada
6,38x10-16 nm
6,2136x10-16 nm
̅
𝑬=𝑽−𝑽
𝑬 = 𝟔, 𝟑𝟖𝟑𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎 − 𝟔, 𝟐𝟏𝟑𝟔𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
𝑬 = 𝟏, 𝟔𝟔𝟒𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟕
7.1.3 Test estadístico
Medida
1
2
3
4
5
i (mm)
0,6
0,5
0,7
0,3
0,1
Error
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
∑𝑛𝑖=1 𝑥𝑖
𝑥̅ =
𝑁
3,10x10−15 𝑛𝑚
𝑥̅ =
5
̅ = 𝟔, 𝟐𝟏𝟑𝟔𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
𝒙
D (cm)
141
122
158
75
26
Error d (mm)
0,01
1,5
0,01
1,5
0,01
1,5
0,01
1,5
0,01
1,5
Error
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
λ(nm)
6,383x10−16
6,27x10−16
6,646x10−16
6x10−16
5,769x10−16
Error
1,664x10−17
1,664x10−17
1,664x10−17
1,664x10−17
1,664x10−17
𝑥̃ = 𝑥𝑛+1
2
𝑥̃ = 𝑥5+1
2
̃ = 𝟑 → 𝟔, 𝟑𝟖𝟑𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 𝒏𝒎
𝒙
𝑴𝒐 =todos los datos
∑𝑛𝑖=1 |𝑥𝑖 − 𝑥 ̅|
𝑍𝑥̅ =
𝑁
1.3164x10−16
𝑍𝑥̅ =
5
𝒁𝒙̅ = 𝟐, 𝟔𝟑𝟐𝟖𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟕
𝜎 2 = ∑𝑛𝑖=1
𝜎2 =
𝑥𝑖 2
𝑁
𝑛
- 𝑥̅ 2
𝜎 = √∑
1,935x10−30
2
− 6,2136x10−16
5
𝜎 = √9.243 x10−34
𝝈 = 𝟑. 𝟎𝟒 × 𝟏𝟎−𝟏𝟕
𝝈𝟐 = 𝟗. 𝟐𝟒𝟑 𝐱𝟏𝟎−𝟑𝟒
𝒁=
𝒙𝒊 − 𝝁
𝝈
𝑍1 =
6,383x10−16 − 6,2136x10−16 𝑛𝑚
3.04 × 10−17
𝒁𝟏 =0.557
𝑍3 =
6,646x10−16 − 6,2136x10−16 𝑛𝑚
3.04 × 10−17
𝒁𝟑 = 𝟏. 𝟒𝟐𝟐
𝑍5 =
𝑖=1
𝑥𝑖 2
− 𝑥̅ 2
𝑁
𝑍2 =
6,27x10−16 − 6,2136x10−16 𝑛𝑚
3.04 × 10−17
𝒁𝟐 =0.186
𝑍4 =
6x10−16 − 6,2136x10−16 𝑛𝑚
3.04 × 10−17
𝒁𝟒 = −𝟎, 𝟕𝟎𝟑
𝟓, 𝟕𝟔𝟗𝐱𝟏𝟎−𝟏𝟔 − 6,2136x10−16 𝑛𝑚
3.04 × 10−17
𝐙𝟓 = −𝟏. 𝟒𝟔𝟑
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
8.1.1 Conclusiones:
 Se construyó un interferómetro de Young con los materiales de
laboratorio como una pantalla, una placa en la cual se hizo dos
rendijas y esto nos permitió observar la interferencia de la luz.
 Se calculó la longitud de onda de la luz, la cual se asemejo a la
del rayo láser de color rojo, tomando distintas distancias de
interfranjas.
 Los resultados se analizaron estadísticamente tomando las
variables de la distancia entre rendijas, distancia de la pantalla a
la fuente y las longitudes de ondas obtenidas.
8.1.2 Recomendaciones:
 Se debe tomar en cuenta las distancias exactas de la pantalla a la
fuente de luz.
 Las rendijas deben ser pequeñas y separadas a una distancia
corta.
 La luz incidente del láser debe ser proyectada con precisión y
fijamente, sin mucho movimiento.
9. BIBLIOGRAFÍA:
Marco teórico
1. Bauer Wolfgang, (2011). Física para ingeniería y ciencia con física
moderna. México: McGraw-Hill.
2. Rius Díaz, Francisca (octubre de 1997). Bioestadística. Métodos y
aplicaciones. Málaga: Universidad de Málaga .
3. ALONSO. M, ROJO. O; “FÍSICA CAMPOS Y ONDAS”; Edición s.a;
México; pàg. 3, 60, 67.
4.
KARSTEN. K;”TRATADO DE FÌSICA”; Editorial Gustavo gili;
Barcelona ; 386,390.
Cuestionario
[1]
F. Hans, «Educacion Fisica y Quimica,» 04 11 2010. [En línea].
Available:
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/
4quincena11/4q11_contenidos_2d.htm. [Último acceso: 02 06
2015].
[2]
W. Jarris, «Fisica de la Ondas,» 04 05 2011. [En línea]. Available:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/interferencia_0/interferen
cia_0.htm. [Último acceso: 02 06 2015].
[3]
C. Hastudit, «Difraccion,» 05 04 2000. [En línea]. Available:
http://www2.uah.es/edejesus/ampliaciones/EQEM/Difraccion.pdf.
[Último acceso: 02 06 2015].
ANEXOS

Cuestionario
1. Defina que es interferencia.
En física la interferencia es un fenómeno en el cual una o más
ondas se superponen unas a las otras para producir una onda
resultante de mayor o menor amplitud. En la práctica, usualmente
la interferencia se refiere a la interacción de ondas que
correlacionan, bien porque han surgido de la misma fuente o
porque tienen una frecuencia igual o muy próxima. [1]
Todas las ondas
electromagnéticas.
interfieren,
ya
sean
mecánicas
o
Dependiendo fundamentalmente de las longitudes de onda,
amplitudes y de la distancia relativa entre las mismas se distinguen
dos tipos de interferencias:
Constructiva: se produce cuando las ondas chocan o se
superponen en fases, obteniendo una onda resultante de mayor
amplitud que las ondas iniciales.
Destructiva: es la superposición de ondas en anti fase, obteniendo
una onda resultante de menor amplitud que las ondas iniciales.
2. ¿Cuáles son propiedades básicas de la interferencia?
Al suceder interferencia también pueden darse otros fenómenos
conocidos como:
Ondas estacionarias
Un caso interesante de interferencia de ondas es aquel en que las
vibraciones individuales poseen igual frecuencia y amplitud y se
propagan en sentidos opuestos. El movimiento resultante se conoce
como onda estacionaria. La ecuación de posición de una onda
estacionaria, expresada genéricamente como u = B cosθ, tiene los
siguientes valores de amplitud B y fase θ:
Los valores absolutos de amplitud máxima, de la onda estacionaria
resultante (B = ±2A) se denominan vientres de la onda, y los de
amplitud mínima (B = 0) se llaman nodos. Cada dos nodos o dos
vientres consecutivos hay una distancia igual a la mitad de la longitud
de onda del movimiento ondulatorio estacionario.
En las ondas estacionarias, algunos puntos quedan siempre en
reposo (nodos) y otros (vientres) oscilan con una amplitud máxima
igual al doble de las amplitudes de las ondas constituyentes.
En las ondas estacionarias, algunos puntos quedan siempre en
reposo (nodos) y otros (vientres) oscilan con una amplitud máxima
igual al doble de las amplitudes de las ondas constituyentes.
Pulsaciones
Cuando confluyen en un punto dos ondas con frecuencias muy
similares, aunque diferentes, se produce el fenómeno conocido como
pulsación. Suponiendo el caso simplificado de que ambas
vibraciones elementales tengan la misma amplitud A, el movimiento
ondulatorio resultante tendrá una amplitud igual a:
Donde wp es la diferencia (muy pequeña) entre las frecuencias
angulares de ambas vibraciones elementales. [2]
3. ¿Cuál es la diferencia entre la interferencia de Young y
Fresnel?
La diferencia es que Young propuso un interferómetro en el cual
comprobó un patrón de interferencia en la luz de una fuente lejana
al difractarse en el paso de dos rendijas.
Y por otra parte Fresnel propone La difracción que se produce
cuando la fuente puntual de ondas incidentes o el punto de
observación desde el cual se las ve, o ambos, están a una distancia
finita de la abertura o del obstáculo. [3]
4. ¿Se equipara la longitud de onda calculada con la que registra
el láser?
Los cálculos van a coincidir solo si las medidas tomadas son exactas,
pero en nuestro caso como se trata de una experimentación común
en el laboratorio va a tener errores ya sean estos de tipo instrumental
o errores personales.
5. ¿Cuán exacto es el método utilizado?
Tiene gran exactitud pero no es el método más adecuado si se quiere
saber con claridad los fenómenos ocurridos en la interferencia.
6. ¿Se puede ver el fenómeno con otro tipo de luz que no sea
láser?
Si, ya que la interferencia se puede dar con otra luz, ya que lo más
importante de la interferencia no es el tipo de luz sino la
superposición de las ondas que sucede cuando dos ondas se
superponen.

Planos
ANEXO 1
a)
b)
c)
NOTAS
INTERFERENCIA
LAMINA
ESCALA
FECHA
a) realizamos dos huecos
sobre la placa.
b) Colocamos la placa sobre
el soporte universal y
tomamos una distancia
determinada.
c) Con el láser y la luz
apagado a la distancia de
141 cm
CATEGORIA DEL
DIAGRAMA
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE FISICA Y MATEMATICA
LABORATORIO DE FISICA MODERNA
1
15/06/04
ANEXO 2
a)
b)
c)
NOTAS
INTERFERENCIA
a) Se observó las líneas
negras y claras sus
franjas no eran tan
gruesas
b) Interferómetro a una
distancia de 122 cm
c)
Se observan las franjeas
negras y claras y fueron
gruesas
LAMINA
CATEGORIA DEL
DIAGRAMA
ESPOCH
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE FISICA Y MATEMATICA
LABORATORIO DE FISICA MODERNA
2
ESCALA
FECHA
15/06/04