Práctica de laboratorio 2 (29/10)

Los objetivos de la práctica son:

· Observar la propagación de ondas provenientes de diferentes fuentes

· Generar ondas estacionarias y utilizarlas como herramienta para medir la velocidad de propagación de ondas en medios mecánicos.

· Estudiar el fenómeno de difracción lejana y utilizarlo como herramienta para medir la longitud de onda de emisión de un láser.

· Estudiar la anulación parcial o total del rayo de un láser a causa de la introducción de arreglos de polaroides.

Exp1.-Ondas estacionarias en un cuerdas:

Materiales Utilizados:

1. generador de funciones con medidor de frecuencia incorporado.
2. vibrador
3. cuerda
4. soportes
5. luz estroboscópica con medidor de frecuencia incorporado
6. regla

Disposición experimental

Se sujeta una cuerda de un extremo y se hace vibrar el otro siguiendo las variaciones producidas por un generador de funciones tal como lo muestra la figura.

Observaciones cualitativas:

1. el vibrador, cuya frecuencia es variable, genera una onda estacionaria sólo para determinadas frecuencias.
2. para frecuencias diferentes de las correspondientes a un modo natural de oscilación no existe un patrón estacionario en la cuerda.
3. si se ilumina la cuerda con una luz estroboscópica, con idéntica frecuencia a la del vibrador, la cuerda parece detenida.

Con los datos obtenidos de la experiencia (D y f) determine la velocidad de propagación de la onda en la cuerda.

Exp. 2. Ondas estacionarias en un tubo

Cálculo preliminar:

Deduzca a partir de la teoría que, en tubo que vibra en uno de sus modos estacionarios la distancia entre nodos es igual a la mitad de la longitud de onda.

• Empleando las ecuaciones determine c.

Por medio de la generación de ondas estacionarias se pretende calcular la velocidad de propagación de las ondas de sonido en el aire.

Descripción de la experiencia

Un tubo de longitud L se llena casi en su totalidad con agua. Por medio de un generador de funciones se genera una onda armónica de frecuencia conocida f que excita el parlante del extremo superior. Luego se abre la válvula que se muestra en la figura y se comienza a bajar el nivel de agua hasta que el sonido percibido llega a su amplitud máxima. En ese momento estaremos en presencia del primer modo de oscilación, y esto ocurre para . Si seguimos disminuyendo el nivel de agua y la frecuencia es adecuada, podremos encontrar el segundo modo para lo cual se debe cumplir .

a) ¿En qué nos basamos para utilizar estas relaciones entre el largo del tubo y la longitud de onda del sonido generado?

b) Con los datos la experiencia y la relación , estime la velocidad c del sonido.

Exp3.-Láser: Un láser se hace atravesar arreglos de rendijas equiespaciadas. Se estudian los patrones de intensidad estacionarios observados sobre una pantalla que se encuentra a una distancia L, para distintos tamaños de rendijas.

Descripción breve del experimento:

Como se puede observar en la figura se monta el láser que emite un rayo de longitud de onda desconocida. Este se hace incidir sobre una diapositiva, la cual tiene impreso un arreglo de rendijas con separación d₁ y d₂. Al atravesar la diapositiva el rayo incide sobre una pantalla donde se puede observar el patrón estacionario de intensidad correspondiente. Utilizando nuestros conocimientos de difracción lejana debemos estimar la longitud de onda del láser utilizado.

En base a la experiencia complete los siguientes datos de la tabla.

	d1	d2	Cabello
Distancia (L) a la pantalla
Número de rendijas			-
Espaciado entre rendijas	600 líneas/mm	300 líneas/mm	-
Distancia entre máximos principales de interferencia			-
Posición del primer mínimo de difracción

1. Con los datos provenientes de la tabla y la base teórica siguiente es posible calcular la longitud de onda del láser. Las posiciones de los máximos de interferencia están dados por la siguiente expresión: con
2. Poniendo como obstáculo un cabello a una distancia L de la pantalla, se observa un patrón de difracción. A partir de los datos extraídos de esa experiencia calcule el grosor del cabello.

Exp. 4-Polaroides:

Observamos como cambia la intensidad del láser observada en la pantalla cuando se introduce en medio, arreglos de polaroides con sus ejes de transmisión orientados en diferentes direcciones.

Explique los resultados de la experiencia y compare con los resultados que se obtendrían teóricamente para los casos:

a) un solo polaroid

b) dos polaroides cruzados (ejes de transmisión a 90°)

c) la inserción de un tercer polaroid en medio de los anteriores con un ángulo entre el eje de éste y el primero.

Determinación del ángulo de Brewster: Se hace incidir la luz del láser polarizada de una manera particular (¿Cómo lo haría usted?) para determinar el ángulo de Brewster. Utilizando el dato de la medición se calcula el coeficiente de refracción del vidrio, con la ayuda de la ley de Snell.