Revisen sus calificaciones!

Ya esta su evaluación, revisen y escriban un correo si tienen algún comentario o duda

Demostraciones que hemos realizado en el laboratorio de óptica, 2013-1

Trabajando el el lab. de óptica:
técnica de sombras.
Foto de Erika F. Pérez Rivera

Esta es una lista que estaré actualizando a lo largo del curso, sirve de control pero también de recordatorio de que nos falta realizar. La meta es alcanzar 50 demostraciones, algunas están incluidas en su trabajo de investigación que deben reportar en el laboratorio.

Óptica Geométrica

1. Anamorfismos (PENDIENTE)
2. Profundidad aparente, lo hicimos mediante el microscopio viajero.
3. Prueba de Pfund
4. Desviación de un haz láser en una placa de caras paralelas.
5. Pecera con gradiente de indice de refracción.  
6. Chorrito de agua como guia de onda  (PENDIENTE)
7. Dispersión de un prisma, obtención del espectro de una fuente de luz blanca, de fuentes de elementos y láser.
8. Formación de imagenes Schlieren, shadow-grafia
9. Construcción de un telescopio con lentes
10. Construcción de un microscopio 

Óptica Física

1. Radiometro
2. Obtención del ángulo de Brewster
3. Medición del índice de refracción por medio de haces polarizados P y S en una muestra a 45 grados. (PENDIENTE)
4. Polarización de microondas y rejilla metálica
5. Polarización lineal por esparcimiento (scattering): cielo y en un coloide (efecto Tyndall) 
6. Ley de Malus (relación Polarzador/Analizador), el polarizador como filtro pasivo (usando un láser, y luego una lampara convencional) 
7. Polarizadores lineales como operadores/trasformadores de señal óptica (Polarizador/Operador/Analizador)
8. Birrifrigencia de una calcita
9. fotografías de fotoelasticidad de plástico corriente
10. Vitrales con cinta adhesiva
11. Actividad óptica de materiales orgánicos
12. Difracción óptica de una rendija y un cabello 
13. Difracción 2D de arreglos varios: cuadrados, hexágonos, etc.
14. Difracción por reflexión de una rejilla y de un CD.
15. Obtención de un punto de Poisson.
16. Interferometro de Michelson: anillos y franjas de interferencia. Franjas de interferencia con luz blanca  
17. Interferometro de Fabry-Perot
18. Interferometro de Mach-Zehnder
19. Efecto de la polarización en franjas de interferencia
20. Patrones de Moire
21. Variación de los patrones TEM de un láser de gas
22. Observación de la fluorescencia de hidrocarburos inducida por un láser
23. Calibración de un fotodetector

¿Qué me otra demostración me falta mencionar?

Tal vez les podamos ganar en el número de demostraciones a los chicos de Harvard. ;)

Chequen la agenda para esta semana

Esta semana se entrega el reporte de placas retardadoras Por cierto en dos semanas cerrare el blog para darle mantenimimiento a los contenidos. Sugerencias?

Actividad óptica de la miel Karo

En estos dos enlaces pueden ver TODA la información para hacer su experimento de polarización en azucares: 1, 2

Link a curso de redacción de artículos científicos

Coursera tiene online un buen curso en ingles sobre escritura y el proceso de hacer un articulo científico. Muy recomendable

Programa que se necesitara para la captura de imágenes y calibración

En este archivo .rar se encuentran los los guiones de Matlab para trabajar con la cámara web. El archivo que hay que ejecutar es: panelvicente3.m

Contar franjas de interferencia

En esta entrada he puesto informaacion sobre programar en Matlab para hacer un contador sencillo. Seguramente algo similar se puede hacer con otros progrmas. Así que me pueden decir que ventajas o desvenjas tienen esos otros programas. 

Seria interesante que alguno de Uds se animara ha realizar un proyecto a mediano plazo en este tema

Les reto a analizar esta imagen

Don Pettin ha realizado varios videos y fotos de experimentos en microgravedad.  Este es un ejemplo: lentes positivas de agua.

Pues bien el reto es: analizar teóricamente desde el punto de vista de óptica geométrica la imagen que ilustra esta entrada. ¿Pueden decir la magnificación de las lentes o del sistema?,  ¿qué tan separadas estan las gotas de agua?, ¿donde esta el objeto real y la imagen final? ¿pueden analizar esta foto con un esquema de rayos? ¿Son lentess delgadas o son lentes gruesas?, ¿donde estan los focos de las lentes?

La idea es que extraigan toda la información posible. Los trabajo de calidad se les dará tres puntos extra en una de las reportes de laboratorio. Es individual el trabajo y cada quien puede obtener sus puntos adicionales. Pueden entregar su análisis con en cualquier formato: en papel, .pdf  etc.

La fecha límite para entregar es el 6 de noviembre del 2012.

De tener dudas de esta mecánica, pues pregunten dejando un comentario en este blog, o en clase pueden preguntar.

Condiciones para obtener un punto extra en la calf. global

Para obtener un punto extra en calificación del curso, el alumno deberá entregar un "vitral de cinta adhesiva" que sea bien elaborado y llamativo. Este vitral se deberá de realizar con cinta adhesiva transparente pegada a un vidrio de dimensiones mayores a los 5 cm x 5 cm. Este vitral se quedará, como una donación, en el laboratorio de óptica para el uso de los demás estudiantes del curso.

Queda a consideración del profesor otorgar o negar la obtención de este punto extra. Por lo cual se recomienda ampliamente que muestren el diseño y proceso de elaboración del vitral antes de la fecha límite para su entrega.

La fecha limite para entregar el vitral es el martes 20 de noviembre del 2012. El siguiente video muestra un ejemplo de estos vitrales. se espera que el alumno que busque obtener puntos extras realice un vitral más llamativo y elaborado.

   

 En caso de tener dudas, pregunten en la clase.

Experimentos de difracción

Experimento casero: Cómo medir el grosor de un cabello con un apuntador láser Experimento casero: ¿Cuál es la distancia entre los surcos de un CD?

Cómo obtener imagenes de campo cerccano y lejano

Hay que leer bien este articulo y revisar el sitio del autor para hacer correctamente esta experiencia.

¿ Imágenes reales que parecen hologramas?

Ya he actualizado el post sobre imagenes virtuales formadas por espejos concavos. Chequenla!!

¿Quien se anima a realizar esta demmostración en el laboratorio?

También pueden hacer la ilusión de un tune infinito.

Trabajo 6: caracterización de retardadores lambda/2 y lambda/4

Idea de cómo puede ser el arreglo
experimental para este experimento
Referencia Ing. Rev. Aca.  

El siguiente reporte de polarización será con polarizadores retardadores, en el documento que usamos para Malus pueden encontrar los detalles técnicos: Experimento 4 del documento.

Básicamente repetiremos el trabajo de Malus, pero con un retardador entre dos polarizadores lineales. Comprobaremos la siguiente expresión:

en este caso alpha representa el retraso de la onda, y theta el ángulo del retardador respecto a la vertical (polarización inicial) y el polarizador.

Como demostración en el laboratorio: efecto de actividad óptica  con azúcar diluida.

Este tema corresponde bien al de polarización circular.

Les recomiendo el siguiente video como introducción complementaria al tema:

Y este otro video, con cuidado sigan la linea de argumentos de la expositora.

Recuerden nuestro objetivo es la caracterización de la lámina retardadora.

Polarización por reflexión

Creo que les puede ser interesante y útil este post sobre un polarimetro singular.

Nuestra practica de Ley de Malus

Ya pueden consultar el post con el documento y la información complementaria  de nuestro sig. trabajo

Estudio de las ecuaciones de Fresnel

Simulación en Excel de las ecuaciones de Fresnel

Las instrucciones de este trabajo de laboratorio las pueden encontrar aquí.

Mientras que una ayuda en Matlab para hacer sus ecuaciones teóricas las pueden encontrar en una entrada anterior. sin embargo, pueden usar cualquier otro programa, inlcuso Excel, como la imagen que ilustra este post.

Finalmente les recomiendo consultar esta entrada sobre espejismos.

Trabajo 3: prueba de la navaja de Foucault

Ya pueden consultar el archivo del trabajo de lab. núm 3. Recuerden, deben leer el documento para hacer ejecutar en el laboratorio rápida y correctamente; tomen esto en cuenta pues hay evaluación en cada sesión de laboratorio.

En esta ocasión pondremos en marcha la técnica Schlieren, muy utilizada para quienes estudian fluidos: ondas de choque, emisiones, gradientes de temperatura, etc.

Adicionalmente, también pueden consultar la rubrica de nuestro curso.

Enlaces relacionados.

1) Fotografía Schlieren y lo que ocultan los fluidos.

2) Videos de técnica Schlieren: ondas de choque al descubierto

3) Técnica Schlieren: Fluidos revelados

Créditos:

Imagen de la copa: Andrew Davidhazy

Resumen de Actividades, Sesión 4: Medición del índice de refracción por medio de la desviación de un haz en una placa plano paralela.

diagrama del experimento. Vía Newport

En esta sesión, utilizamos un tercer método para calcular el índice de refracción de la lucita. El método consistía en incidir un haz láser sobre una placa de acrílico colocada de

manera ortogonal respecto al haz. Observábamos que el haz era proyectado en una pantalla y se desplazaba en función del angulo de incidencia.

Para este experimento, primero se fijó un ángulo 0°, se marcó como posición inicial el haz transmitido en la  pantalla. Posteriormente se procedió a girar la placa 5° periódicamente para observar el comportamiento del haz al ir aumentando el ángulo de incidencia hasta llegar a aprox. 90°, que era donde se esperaba que el haz fuera rasante a la superficie.

desplazamiento del haz en función del
ángulo de incidencia, los indices de
refracción y el espesor. Vía Newport

 Así mismo, medimos la distancia (L) entre el láser y la primera superficie de la placa de acrílico; y el espesor (D) de la placa de acrílico.

Basando en las fórmulas  del  documento de este trabajo, se obtuvo  el índice de refracción aproximado de su placa de acrílico cada equipo.




Antes de terminar la sesión, el profesor nos indicó cómo presentar una gráfica de comparación entre el desplazamiento (X) del haz de luz conforme aumentaba el ángulo de incidencia, pidiéndonos comparar una gráfica teórica con nuestra gráfica experimental.

Comportamiento teórico del experimento.
Vía Newport

Post redactado por la estudiante Almeraya Durán Karen Cinthya

libro en linea sobre láseres

¿Ya conocen el libro el láser de Vicente Aboites?

Se los recomiendo leer, es muy útil para este curso.

Pero igual Uds. tienen su recomendación :)

Trabajo 2: lentes delgadas, la base de la instrumentación óptica

Ya pueden consultar el documento de la práctica de lentes delgadas. Las lentes delgadas son una aproximación para estudiar varios sistemas ópticos que tienen múltiples aplicaciones en nuestra vida cotidiana: lentes oftalmológicas, microscopios, telescópicos, entre otros. Las lentes que estudiaremos se basan en la óptica paraxial, es decir, son  los ángulos de incidencia son pequeños al eje óptico de una lente; en consecuencia pueden aparecer aberraciones ópticas en las imágenes resultantes.  

Les recomiendo la siguiente presentación, les puede ser útil en el reporte de laboratorio:

Aberraciones Opticas

Consulten la agenda/calendario para tener a tiempo la entrega de reportes

Finalmente, si tienen un comentario que complemente o mejore este material, envíenlo para que lo tome en cuenta en su evaluación.

Créditos imagen: David Parker/Science Photo Library

Enlaces relacionados:
Videos: Cómo se hacen las lentes de contacto y las lentes de las gafas

¿Por qué no todas las lentes son curvas?



¿Qué tan pequeño debe ser el ángulo x para que sen x = x?

Una demostración teórica y sencilla de la ley de Snell

Pueden encontrar en mi otro blog, el tao de la física, un post sobre la demostración matemática de la ley de Snell.  Para estas alturas de su carrera, deben entender el procedimiento, aunque su ingles este despegando. En todo caso nos pueden preguntar en la clase sobre este video.

Por cierto, estoy interesado si saben de otros profesores, en particular que hablen español, que realicen esta clase de videos en YouTube.

Dejen sus comentarios y nos vemos en el laboratorio.

Felices experimentos!!

Trabajo 1: medición del indice de refracción por medio de tres diferentes procedimientos

Foto de nuestra lucita de laboratorio

Lean bien el documento de introducción a nuestro primer trabajo de laboratorio antes de comenzar la clase. Este trabajo consiste  en medir el indice de refracción n de la lucita (o material plástico que les den en el laboratorio)  por medio de tres diferentes técnicas:

1) Medición  de n por método de Pfund, que se basa en el efecto de ángulo critico, en un haz láser esparcido (scattering effect) por una delgada hoja de papel. Pueden consultar más información de este efecto en el poster dentro de la página web del AAPT.

2) Medición de n midiendo la profundidad real y aparente de imágenes de microscopio viajero.

3) Medición de n midiendo el desplazamiento de un haz láser en función de angulo de incidencia en un bloque de lucita.

Cuiden que en sus experimentos la luz del láser no llege directamente a los ojos, y recuerden que sus datos nos serán útiles para futuros experimentos.

Por cierto, ¿en qué más les puedo ayudar para hacer eficiente la clase?

Información adicional:

Materiales con índice de refracción negativo.

Cómo hacer cambios de índice de refracción continúo en una pecera

¿Por qué las laminillas tienen un índice de refracción pequeño?

¡Bienvenidos a su blog didáctico de apoyo al laboratorio de óptica!

Bienvenidos :D

Este blog tiene la intención de apoyarte académicamente en la clase de laboratorio de óptica.

Por ello es importante que realices las actividades online que aquí se incluyen. Además del material adicional que te ayudara en la clase: temario del curso,  videos, notas, calificaciones, hojas de cálculo para hacer trabajo colaborativo. Adicionalmente, en este blog encontraras fechas importantes para el curso, la rubrica (reglas de como se evalúan tus reportes de laboratorio) notas y otra información importante.

Ciertamente, el blog es un medio de comunicación, por lo cual esperamos que tanto en la clase presencial como en este espacio participes con tus recomendaciones a material didáctico extra que puede ayudarnos a dar un mejor curso.

Cómo se evalua este curso:

Los porcentajes de evaluación de este curso son los siguientes:


1. Trabajo dentro de cada sesión de laboratorio: 20%. Cada sesion, dependiendo de tu desempeño, tendrás una avaluación


2. Reportes de investigación (evaluados en base a la rubrica): 60%. Serán aproximadamente siete reportes que se entregaran en equipo. Es importante que sepas que es una rubrica para que la utilices como apoyo para la entrega de tu trabajo y que sea clara tu evaluación


3. Desarrollo de un trabajo de investigación: 20%. Realizaras una propuesta de experimental, la llevaras a cabo y la compartirás con tus compañeros estudiantes. El tema a desarrollar de este trabajo es SENSORES ÓPTICOS. Más adelante, se darán los detalles de las fechas de entrega de productos y protocolos.

De ti esperamos el comportamiento, entusiasmo y vocación digna de nuestra universalidad. Cuidar el mobilario, ser puntual, no fumar en las instalaciones de la facultad y otros actitudes/comportamientos que debes practicar desde hace tiempo.


Finalmente, recuerda el la clase la hacemos todos =) .

Bienvenido al curso y esperamos que aprendas muchas cosas nuevas, útiles y divertidas ^_^ .

Actividades que debes realizar antes de nuestra siguiente sesión de laboratorio (realizar antes del jueves 9-agosto-2012)

1) Consulta y lee con cuidado el Temario del Curso.

2) Consulta la rubrica de nuestro curso, debes tener claro cómo funciona la rubrica para tu evaluación. Si tienes dudas, debes preguntarnos a mi o al ayudante de laboratorio.

3) Déjanos un comentario sobre tus expectativas del curso. 

Fecha limite para revisar sus calficaciones

Saludos a todos, sus calificaciones finales ya estan en linea. Para que platiquen con el ayudante de sus últimas revisiones de practicas, tienen hasta el miercoles 13 de junio. Después de esa fecha se escribiran las calificaciones en actas. Así, que por favor, revisen sus calificaciones, en caso de duda comuníquense para hacer una cita con el ayudante.

Demostraciones que hemos realizado en el laboratorio de óptica

Esta es una lista que estaré actualizando a lo largo del curso, sirve de control pero también de recordatorio de que nos falta realizar. La meta es alcanzar 50 demostraciones, algunas están incluidas en su trabajo de investigación que deben reportar en el laboratorio.

Óptica Geométrica

1. Anamorfismos (PENDIENTE)
2. Profundidad aparente, lo hicimos mediante el microscopio viajero.
3. Prueba de Pfund
4. Desviación de un haz láser en una placa de caras paralelas.
5. Pecera con gradiente de indice de refracción 
6. Chorrito de agua como guia de onda
7. Dispersión de un prisma, obtención del espectro de una fuente de luz blanca, de fuentes de elementos y láser.
8. Formación de imagenes Schlieren, shadow-grafia
9. Construcción de un telescopio con lentes
10. Construcción de un microscopio 

Óptica Física

1. Radiometro
2. Obtención del ángulo de Brewster
3. Medición del índice de refracción por medio de haces polarizados P y S en una muestra a 45 grados.  
4. Polarización de microondas y rejilla metálica
5. Polarización lineal por esparcimiento (scattering) 
6. Ley de Malus (relación Polarzador/Analizador), el polarizador como filtro pasivo (usando un láser, y luego una lampara convencional)
7. Polarizadores lineales como operadores/trasformadores de señal óptica (Polarizador/Operador/Analizador)
8. Birrifrigencia de una calcita
9. fotografías de fotoelasticidad de plástico corriente
10. Actividad óptica de materiales orgánicos (PENDIENTE) 
11. Difracción óptica de una rendija y un cabello
12. Difracción 2D de arreglos varios: cuadrados, hexagonos, etc.
13. Obtención de un punto de Poisson
14. Interferometro de Michelson: anillos y franjas de interferencia. Franjas de interferencia con luz blanca
15. Interferometro de Fabry-Perot
16. Patrones de Moire

¿Qué me otra demostración me falta mencionar?

Tal vez les podamos ganar en el número de demostraciones a los chicos de Harvard. ;)

Trabajo de laboratorio: Interferencia

Via

Les dejo el documento de apoyo para su trabajo de laboratorio:  Interferencia usaremos el interferometro de Michelson para medir longitudes de onda de fuentes monocromáticas y el  espesor de un portabojetos. Además de obtener las franjas de interferencia de una fuente de luz blanca.

Recuerden decir sus dudas

¡Felices experimentos!

Resumen de actividades, sesión 16, 17 y 18: Fenómenos de difracción (Obtención y análisis de patrones)

Patrón de difracción de una cuadrado, régimen lejano

 Realizamos un la práctica de difracción de la luz. La difracción es un fenómeno que se presenta sólo en las ondas, cuando una onda se encuentra con un obstáculo o una rendija ésta se curva o esparce en otras direcciones, dependiendo de la forma en que la onda traspase o rebote.

El Punto de Poisson es una demostración particular de que la luz es una onda, se hace incidir luz sobre un objeto esférico y, debido a la curvatura que siguen las ondas, todas se concentran en un solo punto justo en el centro de la sombra proyectada.

Para el experimento utilizamos un láser, un objetivo de microscopio, un diafragma, una rejilla, un balín en un porta-objetos y una pantalla.

Patrón de difracción de un hexágono, régimen lejano 

1. Montamos el experimento con el láser al principio, la rejilla y la pantalla. Realizamos movimientos en la distancia de la pantalla hasta que logramos obtener una imagen clara del patrón, era toda una salpicadura de puntos de luz.

2. Cambiamos un poco el diseño experimental agregando el objetivo de microscopio seguido del diafragma antes de la rejilla, observamos de un tamaño menor el mismo patrón sobre la rejilla pero con más claridad.

3. Volvimos a quitar el objetivo de microscopio pero en esta ocasión colocamos el balín mientras tratábamos de observar el punto de Poisson, al no encontrarlo colocamos el objetivo de nuevo, pero el punto se confundía debido a los diversos rayones del mismo portaobjetos. Después de mover un poco logramos observar el punto pero muy clarito y difícil de decir si en verdad era o no.

4. Posteriormente medimos el grosor de una rendija y un cabello por medio del análisis de patrones de difracción.

Los resultados de este experimento nos darán un indicios acerca de la naturaleza ondulatoria de la luz. 

Finalmente les comparto las imágenes que tomamos :) ATTE. Alma Rosa Arredondo Arce.

Puntos extra a las reportes y charla de ONL

El martes 10 de abril a las 12:00 a.m. daré el coloquio del CCADET. Para motivarlos a asistir, quien este presente en la plática recibirá dos puntos extra sobre la calificación de una de las prácticas. Los puntos son individuales, por supuesto.

 Les dejo un google-map de la ubicación.

 
Ver mapa más grande

Resumen de actividades, sesión 15: Polarización con retardadores de fase óptica

Arreglo experimental implementado. De izquierda a derecha:
fotometro, analizador, placa retardadora, polarizador lineal,
fuente láser.

En esta sesión tuvimos la oportunidad de analizar el fenómeno óptico que se genera a partir de una luz polarizada que incide sobre una lámina retardadora, cuyo eje óptico es perpendicular al rayo incidente, que se descompone en dos rayos con los campos eléctricos vibrando en un plano de incidencia y otro perpendicular a dicho plano.

La luz polarizada en una dirección específica se propaga dentro del retardador, teniendo una variación de velocidad diferente a la luz polarizada perpendicularmente a esta dirección. Los retardadores λ/2 y λ/4 tienen un espesor muy preciso introduciendo entre los ejes rápidos y lentos de polarización un retraso o desfase de π y π/2 respectivamente entre cada componente. Así, un retardador de λ/4 transforma una onda linealmente polarizada a 45° de sus ejes principales (rápidos y lentos) en una onda circularmente polarizada.

Para este experimento usamos una fuente de luz (láser), un fotómetro para medir la intensidad de luz, dos polarizadores y láminas retardadoras de λ/4 y λ/2. Cabe mencionar que los retardadores sólo podían girarse de 0 a 100 grados, en dirección de las manecillas y viceversa.

Trabajo dentro del laboratorio :)

1. En un retardador λ/4 incidimos un haz de luz (láser) linealmente polarizada, a la salida de este obtuvimos luz circularmente polarizada, si la dirección de vibración de la luz incidente forma 45° con alguna de las líneas neutras, puesto que a la salida del retardador tendremos dos componentes de igual amplitud desfasadas 90°.

2. Si sobre un retardador λ/4 incide luz linealmente polarizada formando cualquier otro ángulo no nulo con las líneas neutras, a la salida obtendremos luz elípticamente polarizada.

3. Si sobre un retardador λ/4 incide luz linealmente polarizada según una de sus líneas neutras, la lámina no tendrá ningún efecto sobre la luz incidente.

Gracias a Roberto por las fotos y el resumen :)

Resumen de actividades, sesión 13-14: Polarización lineal y Ley de Malus.

En esta sesión, se continuaron con las mediciones relativas a ley de Malus, algunos equipos repitieron sus mediciones otros las concluyeron.

1. Al iniciar sesión, profesor y ayudante anunciaron que no se aceptaran prácticas entregadas después de la fecha y hora acordadas, hasta las doce de la noche del día marcado en la agenda/calendario. 

2. Se realizaron las medidas de la intensidad transmitida que producen dos polarizadores alineados, colocados frente a un haz de luz blanca o láser, que varía entre un máximo y mínimo. El primero, directamente colocado frente a la fuente, cambia la polarización de tipo elíptica del haz de luz en lineal y el segundo, frente a l primero, es rotado de 0 a 180 grados con la intensión de variar la intensidad del haz en función del ángulo entre los polarizaciones. Verificación de la ley de Malus.

3. En seguida se midió la intensidad transmitida del haz de luz, esta vez con tres polarizadores alineados. Las diferencias entre esta medición y la realizada con dos  polarizadores, el polarizador de en medio se roto de 0 a 180 grados y los primero y ultimo se mantuvieron fijos. Una primera serie de mediciones se efectuó con los polarizadores primero y ultimo cruzados, y otra con ambos paralelos. El objetivo es deducir la expresión teórica de la ley de Malus dos a dos con los polarizadores.

4. Se observó el fenómeno de fotoelasticidad. Se hizo incidir un haz de luz blanca entre dos polarizadores cruzados alineados, en medio de ambos son colocados diferentes objetos de plástico transparente y se miro a través del segundo polarizador. Se observó la descomposición de la luz blanca en los colores del espectro visible sobre la superficie de los objetos plásticos.

5. Con una marca en una hoja de papel se observo como un trozo de calcita permite ver dos imágenes polarizadas ortogonalmente de la marca, rotada una respecto a la otra. Si se coloca un polarizador y se rota sobre la imagen a través de la calcita, se observa solo una de las imágenes dobles a cierto ángulo de rotación. También fue posible observar la polarización de la luz en el cielo por medio del mismo polarizador.

Gracias a Mario Adrián Colín Valero por este resumen de actividades

Resumen de Actividades, Sesión 12: Más de ecuaciones de Fresnel

Ésta sesión fue la última relacionada con el análisis experimental de las ecuaciones de Fresnel, destinada a quienes necesitaban revisar o finalizar:

1. Las mediciones de la intensidad del haz de luz reflejado (R) por la lucita o vidrio, con el polarizador en las posiciones paralelo (p) y perpendicular (s) al plano de incidencia. Con éstas mediciones, obtener el contraste y el índice de refracción del material. También, realizar la gráfica de intensidad vs. ángulo de Rp y Rs. (En la gráfica de Rp esperamos obtener un mínimo).

2. Las mediciones de la intensidad del haz de luz transmitido (T), con el polarizador en las posiciones p y s respecto al plano de incidencia.

3. Las mediciones de la intensidad del haz de luz reflejado cuando la lucita formaba un ángulo de 45° respecto al haz de luz incidente, con el polarizador paralelo y perpendicular.

4. La medicion del ángulo de intensidad mínima (Brewster) del rayo reflejado, colocando el polarizador en paralelo.

También en ésta sesión se entregó impreso y calificado el reporte 1, y se dió un espacio para dudas y comentarios. Se pidió que se conserve dicho reporte y se lleve a clase el día en que se entregue calificado el reporte 2, a fin de comparar.

Recuerden llevar su rúbrica para saber de qué manera les calificaron.

Trabajo 5: Ley de Malus y otras técnicas de polarización

Autor: Vicente Torres Z.

Ya pueden consultar su manual para el trabajo de polarización y Malus 

Las activiades incluyen:
1) Verificaremos la ley de Malus con una fuente laser y una lampara de luz blanca
2) Emplear tres polarizadores lineales y obtenre un simil de la ley de Malus
3) Observar la anisotropia y birrefringencia en un cuarzo
4)  Observar el efecto fotoelastico

 Ahora les dejo unos videos que les pueden ser utiles para su trabajo en el laboratorio.

Recuerden que el laboratorio lo hacemos TODOS, si tienen dudas PREGUNTEN, si tienen inquietudes COMENTEN. No se queden callados.

Enlaces relacionados

Fotoacústica polarizada para detectar orientación en moléculas de azobenceno de una película delgada



Fotografía científica: Vasos de cerveza de plástico.


La pregunta de los lunes: polarizador lineal y campos electromagnéticos

Resumen de Actividades, Sesión 11: Ecuaciones de Fresnel con luz visible y microondas

La sesión se dividió en dos partes.

Primera parte

Se prosiguió con el trabajo experimental referente a las ecuaciones de Fresnel. Se realizaron las mediciones  de la intensidad de haces de luz reflejados por un dieléctrico; tal que la luz incidente es linealmente polarizadas en el estado perpendicular o paralelo  respecto al plano de incidencia.

Se recordó lo que ya se había discutido la parte de reflexión paralela. Así, fue necesario localizar el ángulo para el cual se tenía el mínimo en reflexión para un haz incidente polarizada paralelamente sobre una muestra. Este ángulo corresponde al ángulo de Brewster. Una vez hecho esto simplemente se rota el polarizador un ángulo de pi/2 con lo cual se obtiene un haz polarizado perpendicularmente al plano de incidencia.

Se tuvo especial cuidado en las mediciones por realizar un escaneo en los valores mínimo y máximo obtenidos para los haces reflejado y transmitido, así como la atención especial que se debío de tener para la alineación de la muestra. Con lo cual, se obtuvo un mejor control en las mediciones.

Segunda parte

Esta parte fue completamente demostrativa. Fue para mostrar la parte polarización por dicroísmo. En un primer caso se utilizo una fuente que radia en microondas. Se colocó la fuente frente a un detector que simplemente utilizando el fenómeno de autoinducción genera una pequeña corriente que es detectada y mostrada en un display por medir la intensidad de la corriente. La fuente radiaba  sobre un plano especifica, es decir las ondas de microondas estaban polarizadas. Esto se observó pues el detector contaba con una antena similar a la de la fuente. Entonces, al colocar la antena del detector en la misma dirección que la fuente se observaba un máximo en la intensidad de la corriente; mientras que para la antena colocada de forma perpendicular no se observó  o una corriente generada en el detector.

Después se colocó una rejilla metálica entre la fuente y el detector con el objetivo de analizar los efectos de transmisión y reflexión en un material.

Posteriormente se colocó la rejilla en inclinada sobre un lado para mostrar el efecto de reflexión y transmisión. Esto se observó debido a que para una dirección de los alambres de la rejilla se dejaba pasar ondas hacia adelante, y en la parte reflejada no se observaba nada. En la otra orientación se observó lo contrario se permit a la reflexión pero no la transmisión. 

A manera de ilustración, nos apoyamos en este video para mostrar a grandes rasgos la demostración

Finalmente un aviso. quienes no terminaron el análisis de las ec. de Fresnel. se tendrá la siguiente sesión para revisar y terminar el estudio experimental.


¿Me falto mencionar algo?


¡Felices experimentos!


Gracias a Sergio por el borrador de este post.

Gráficas de reflectancias de Fresnel y su contraste

La linea negra es el contraste entre señales polarizadas. La linea azul
es la R_perpendicular, y la linea roja R_paralela.

Las ecuaciones de Fresnel son fáciles de graficar y presentar en un reporte. Este es un ejemplo en un formato compacto para las ecuaciones de Fresnel para la intensidad de reflexión:




Para hacer las ecuaciones use Latex, en el sitio codecogs. El cual recomiendo mucho.

Este es el código Matlab de estas ecuaciones para hacer las gráficas de este post

%%%%%%%%%%%%%%%%
clc; clear; close all % limpiando memoria y pantallas

n_inc = 1.0; % índice de refracción incidente
n_trans = 1.5; % índice de refracción transmitido

theta_inc = 0:0.001:90; % ángulo en radianes

rad_inc = theta_inc*pi/180; %conversion a radianes
rad_trans = asin((n_inc/n_trans)*sin(rad_inc)); % el ángulo de transmisión

% Reflexion con polarización perpendicular
R_s = ((sin(rad_trans - rad_inc) )./( sin(rad_trans + rad_inc))).^2;

% Reflexion con polarización paralela
R_p = ((tan(rad_trans - rad_inc) )./(tan(rad_trans + rad_inc))).^2;

[valor_R_p, indice_R_p] = min(R_p);

% Contraste entre R_s y  R_p
Con = (R_s-R_p)./(R_s+R_p);
[valor_Con, indice_Con] = max(Con);

% Graficando
hold on
plot(theta_inc, Con, 'k', 'LineWidth', 6);
plot(theta_inc, R_s, 'b', 'LineWidth', 4);
plot(theta_inc, R_p, 'r', 'LineWidth', 2);
plot(theta_inc(indice_R_p).*Con./Con, theta_inc , '--k', 'LineWidth', 1);
%plot(theta_inc(indice_Con).*Con./Con, theta_inc , '--y', 'LineWidth', 2);
axis([0 90.2 0 1.02])
legend1 = legend('Contraste', 'R_s',  'R_p');
set(legend1,'Location','NorthWest');

hold off
% fin de la rutina

Resumen de Actividades, Sesión 10: Ecuaciones de Fresnel y reflexión polarizada linelmente

Curvas teóricas de las ec. de Fresnel; gracias, Carlos

Como fue mencionado por Santiago, esta sesión fue dedicada a una discusión introductoria de las ecuaciones de Fresnel, las cuales relacionan la intensidad de un haz de luz cuando es reflejado y transmitido en un medio transparente en distintos ángulos.

Es importante señalar que también se hizo una introducción al concepto de polarización de la luz en sus dos principales formas: lineal y elíptica; cada una con estados específicos. En el caso de la polarización lineal tenemos polarización paralela o perpendicular al plano de incidencia, mientras que en la polarización elíptica, si las amplitudes de los campos eléctrico y magnético tienen la misma magnitud y existe un desfasamiento de ±π/2, se considera polarización circular.

El experimento en cuestión requirió de un control experimental de la polarización lineal de un haz de luz con la ayuda de una pantalla polarizadora. Una vez determinada la dirección de polarización de la luz paralela al plano de incidencia se procedió a escanear la intensidad del haz reflejado, posteriormente se giró el polarizador 90° con el propósito de tener polarización perpendicular al plano de incidencia, repitiendo el proceso anterior. En la próxima clase se hará un análisis similar, esta vez midiendo la intensidad del haz transmitido.

Otro concepto que es de gran interés para el experimento es el ángulo de Brewster, el cual se puede encontrar cuando la suma de los ángulos de los rayos incidente y transmitido suman 90° y tiene la característica de que cuando la luz no polarizada incide en este ángulo particular, el haz reflejado se encuentra totalmente polarizado perpendicular al plano de incidencia. De hecho, cuando hacemos incidir luz con polarización paralela respecto al plano de incidencia sobre una superficie reflectante,  en el ángulo de Brewster no hay haz reflejado. Dicho ángulo es único para cada material puro, ya que depende del índice de refracción del mismo.

Hablando del índice de refracción, vimos una manera rápida de determinarlo y que además se relaciona íntimamente con la práctica, ya que se mide a partir de las magnitudes de las reflectancias paralela y perpendicular con la ecuación vista en clase.

Antes de terminar quiero hacer hincapié en el concepto de polarización de la luz, ya que, les recuerdo, tenemos una práctica pendiente sobre polarización.

Anexo una gráfica donde se puede apreciar el comportamiento teórico de las ecuaciones de Fresnel.

¡Felices experimentos!

Carlos García Silva.

Trabajo 3: Análisis experimental de las ecuaciones de Fresnel

Créditos de la imagen: Scietech

Ya puedes consultar tu documento de actividades sobre Ecuaciones de Fresnel. Recuerda leerlo antes de comenzar el laboratorio.

Además, vamos a obtener el indice de refracción de un sólido por método de Brewster:




Más aún, mediremos para comprobar este índice de refracción obteniendo las intensidades de los haces polarizados reflejados con polarizacion paralela P y perpendicular S, incidiendo en la muestra a un ángulo de 45 grados. Sea



el índice de refracción es:



Esto de acuerdo don el articulo: "A simple method for the measurement of the refractive index of a transparent solid", de T E Jenkins, I L Morris, y S R Goodes. Physics Education 27 (1), art. no. 009, pp. 27-31 (1992).

Resumen de Actividades, Sesión 9: Prueba de la navaja de Foucault.

En esta sesión tratamos de analizar la prueba de la navaja de Foucault, y la técnica Schlieren. Existen varias aproximaciones para realizar este experimento, en nuestro caso utilizamos una lampara de luz blanca con la cual luminamos un volumen de aire y regulamos la salida de la luz con un diafragma, la luz incidió sobre un espejo esférico, el cual fue utilizado para formar una imagen de la fuente luminosa sobre el filo de una navaja, que fue situada en el foco. A continuación se colocó una pantalla para captar la imagen real.

En nuestro caso,  utilizamos la flama de una vela. Debido a que la flama provocaba un aumento en

la temperatura del aire, cambiaba el índice de refracción del medio y esto permitió visualizar

cualitativa inhomogeneidades ópticas en este medio transparente; además que se conseguía aumentar el tamaño de la imagen tres veces su tamaño original.

Por cierto, en la siguiente sesión de laboratorio trabajaremos el tema de las ecuaciones de Fresnel, por lo cual hay que estudiarlas antes de que comience la clase. Además, recuerden su actividad en el blog, también se toma en cuenta en la calificación del laboratorio. Por ejemplo, pueden enviar sus imágenes para ilustrar este blog.

Por cierto,  la palabra Schlieren no es un apellido; en alemán, significa golpe. En alemán los todos los sustantivos se escriben en mayúsculas. 

Gracias a Santiago por su resumen de actividades.

Resumen de Actividades, Sesión 8: Construcción de un telescopio y un microscopio

Chorrito de agua como guia de onda de
un haz láser

1. Se completaron las 10 mediciones para obtener la distancai focal y la amplificación transversal de la lente.  Se usaron dos lentes: una positiva y otra negativa. De hecho, se obtuvieron imágenes reales proyectadas en una pantalla, de modo que se podía localizar las imágenes y medir su distancia relativa a las lentes. 

2. Se montó el experimento de un chorro de agua como guía de onda. Se dispuso de una fuente de luz (láser de color verde), se colocó a una distancia aproximada de 1.5 m un contenedor cilíndrico de agua que posee un orificio circular cubierto de vidrio por donde inciden los rayos del láser y por el otro lado una llave que se abre que al dirigir correctamente el láser el agua comienza a salir en forma parabólica. Se muestran las imágenes

Acercamiento del chorrito de agua como guía de onda de
un haz láser

Resumen de Actividades, Sesión 6-7: investigación de las propiedades de las lentes delgadas

1.-Obtener f de una lente positiva.

Proyectamos luz a través de una lente y la hicimos incidir sobre una pantalla. Ajustando la distancia de la lente buscamos una imagen nítida de la resistencia generadora de luz. Tomamos lectura de la distancia y la comparamos con la distancia focal marcada en la lente.

2.-Verificar fórmula de lentes delgadas

Ahora usamos una transparencia y la proyectamos a través de la lente positiva sobre una pantalla. Buscamos una imagen clara en la pantalla, llamada imagen real, y registramos las distancias S_0 y S_i. También registramos las medidas de la imagen proyectada en la pantalla. Variando las distancias lente-objeto-pantalla hicimos varias combinaciones para encontrar imágenes nítidas de diferentes tamaños y registramos 10 lecturas diferentes. Con estos datos se pretende buscar la relación entre las distancias y también verificar la fórmula expuesta en clase.

3.-Obtener f de lente negativa.

Buscar la f de una lente negativa no es tan fácil porque no puede proyectarse en una pantalla la imagen real del objeto, ya que la lente diverge los haces de luz. Para encontrar esta f montamos un sistema similar al anterior,  pero ahora nos auxiliamos de una lente positiva colocandola para proyectar una imagen real en la pantalla, como si proyectaramos la imagen virtual de la lente negativa. La distancia y las dimenciones de la imagen virtual no se pueden medir pero tomando la distancia de la lente positiva con respecto a la pantalla, su distancia focal y la distancia del objeto a la lente negativa podemos usar la ecuacion de Gauss y encontrar la f que buscamos.

Nos vemos en la próxima sesión...donde realizaremos instrumentos ópticos.

Estudiante: Guillermo Torres Coraza

Código matlab: desplazamiento de un haz en función del ángulo

Para su reporte,  pueden usar este código que reproduce las curvas de desplazamiento del haz en una ventana, en función del ángulo. 

%% Script para graficar tres curvas relacionadas con la desviacion de un haz
%% de luz al atrevesar una placa transparente, en fucion del ángulo de
%% incidencia

clc % limpia la pantalla
clear % limpia la memoria temporarl
close all % cierra todas las ventanas de figuras

theta =0:0.01:pi/2; % vector que contiene los grados en radianes
thetas = theta*90*2/pi; % vector en grados: desde cero hasta 90 grados, para
% graficar se entiende mejor
h = 1; % espesor unitario
N =1.3; % indice de refraccion de la primera muestra imaginaria
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
%calculo de desplazamiento
plot(thetas, d*100, 'b'); % graficando, multiplico por 100 para tener
% una referencia porcentual, creo que se
% entiende mejor
hold on

N =2;
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
plot(thetas, d*100, 'r');

N =4;
d = h*sin(theta).*(1 - (cos(theta)./(sqrt(N^2 - (sin(theta)).^2)) ));
plot(thetas, d*100, 'k');

hold off

% fin del guion matlab

Resumen de Actividades, Sesión 5: Un poco de espectroscopía y algo de cómo buscar en la red

1.- En esta clase la motivación era realizar observaciones, sin tomar dato alguno, usando el método de espectroscopía. Estas observación servirán, posiblemente, para fomentar nuestra curiosidad y aumentar nuestro aservo de conocimientos experimentales.

Espectroscopio. Vía fichas temáticas

2.- El arreglo experimental es bastante sencillo, necesitamos una fuente de luz con colimador, una fuente de poder, un telescopio con base, un prisma y un buen par de ojos, ver Imagen.  Gracias al basto material presente en nuestro laboratorio, pudimos hacer uso de varias fuentes de luz como fuerón de Mercurio, Potasio, "Zink"(asi estaba escrito en la fuente), Sodio, láaser, por mencionar algunas.

3.- El resultado esperado de las observaciones no era desconocido completamente por ninguno de nosotros pues teníamos precedentes de que diferentes materiales, puros, emiten luz en regiones bien definidas del espectro y estas son únicas para cada uno de ellos. Nuestra tarea "ardua" era corroborar que esas regiones eran ciertamente las expuestas en la literatura o en las mamparas de la pared a los costados del pizarron.

4.- El caso de la fuente láser es importante pues nosotros lo idealizabamos como una fuente monocromatica, es decir, una fuente que emite sólo un color. El resultado fue que no es así en la realidad, el láser tiene pequeñas emisiones "paracitas" que pueden ser eliminadas con filtros de color.

¿Tuviste problemas para encontra las totalidad de las franjas con alguna lampara? ¿Cómo le explicarías a tu vecino psicologo el por qúe de las franjas? ¿Encontraste alguna forma para juntar o separar las franjas entre ellas?

5.- La segunda parte de la clase el profesor nos hizo algunas recomendaciones para saber cómo y dónde buscar información para futuras referencias en trabajos. También, por qué no, usar esas bases de datos y paginas para empaparnos un poco de investigaciones científicas en general. El listado es amplio, por mencionar algunas tenemos, Scopus, Google Scholar, The Physics Teacher y La Revista Méxicana de Física, entre otras.

Foto de Natalie C. Hummel

6.- Pendientes: Traer nuestro anamorfismo, usando el software de la página mostrada en clase. y leer el post particular sobre este tema (de donde se obtuvo la imagen de la cara feliz). Por su puesto, también se puede consultar el documento formal donde se explican los detalles matemáticos de estas proyecciones y cómo realizarlos, es muy recomendable su lectura :)

Es importante que realicen con el software su versión de metamorfismo para hacer una galería  

7.- Anexo: Para aquellos que como yo no han tenido un acercamineto muy fuerte con Matlab, les anexo un link a un manual que me parecio bueno para darle una revisada y entrarle al ruedo

Saludos y que tengan emocionantes experimentos.

Estudiante Trejo Uribe Diego Leopoldo.

Resumen de actividades, Sesión 3: Medición del índice de refracción usando varios métodos.

Imagen 1: Haz láser que atraviesa
el agua con miel en la pecera

1.- Al principio de la clase observamos el experimento de la pecera con miel y pudimos observar la desviación del haz láser debido al gradiente en el  índice de refracción producido por la miel en agua. (ver imagen 1) Hay que notar que el haz pega dos veces en la base de la pecera.

¿Por qué dos y no más o menos veces?

¿Tendrá que ver algo la longitud de onda del haz de luz? Comenten.

Ahora si comenzamos con la primera actividad en el laboratorio, como es debido.

2.- El 1er método para medir el indice de refracción fue el de Microscopio Viajero. Se armó el dispositivo experimental y el profesor comentó las variables a manejar y tips del uso del material para optimizar la toma de datos. El dibujo y especificaciones están disponibles en el documento del post pasado: Trabajo 1.

Imagen 2: Haz láser incidiendo en una placa
delgada de acrílico, la cual tiene pegado en
una de las caras un pedazo de papel
dispersor

3.- El 2do método para realizar la medición del indice de refracción fue el Método de Pfund (ver link en post anterior). La toma de mediciones para este método se volvio un poco subjetiva pues es un poco ambiguo dónde se encuentra el fin del halo o circunferencia producido por el haz de luz al incidir en la hoja de papel pegada a la superficie de la lucita (ver imagen 2).

¿A ti cuál de los dos métodos te parece mejor? ¿Qué dificultades encontraste al medir? Cuéntanos.

4.- Como todo buen experimental, compartimos con toda la clase nuestros indices de refracción obtenidos con ambos métodos. Al ver los resultados de todos los equipos el profesor comento la importancia de analizar nuestros resultados experimentales con una fuente de referencia o más de una, así como saber cuándo discriminar información extraña presente en todo experimento.

5.- Pendiente: Realizar un simil de fibra óptica utilizando una botella de pvc, que será una demostración a cargo del profesor.

¡¡Saludos y felices experimentos!!

Estudiante Trejo Uribe Diego Leopoldo.

Resumen de actividades, sesion 2: Conociendo la rubrica, láseres, índice de refracción y más

Para seguir calentando motores, pues tomaremos velocidad. En el laboratorio presentamos varios temas

1) Entre todos revisamos la rubrica del curso y platicamos de que esperamos de los reportes de laboratorio. Así, presente un ejemplo de uno de mis artículos en proceso.

2) Platicamos de que diferencia a un láser del resto de las fuentes de luz. Con todo, les recomiendo ampliamente que revisen la entrada: ¿Qué es un láser?, pues contiene hiper-vínculos valiosos de ese tema.

3) Platicamos un poco sobre el indice de refracción n en materiales. Por ejemplo, mencionamos que en sustancias puras el índice de refracción determina al material. Pero en compuestos se tienen un indice de refracción efectivo o equivalente. De este modo ya hay instrucciones para realizar nuestro primer trabajo de laboratorio, donde usaremos tres técnicas para medir n, las compararemos exhaustivamente.

4) También preparamos una pequeña demostración sobre gradiente de indice de refracción. Por lo que les recomiendo que revisen previo posts sobre el tema.

¿Hay algún punto que me falte mencionar?, ayuden a este blog con sus comentarios, que serán tomados en cuenta en el curso.

Resumen de actividades, sesion 1: Presentación del curso, profesor y reglas de evaluación

Presentación entre alumnos y profesor del
curso de laboratorio de óptica. gracias por
la foto T. J H. G..  

Esta clase de posts son un resumen de nuestro trabajo dentro del laboratorio. Posteriormente Uds, los estudiantes, me enviaran sus crónicas cortas de la clase, para que yo lo publique en este espacio. Así que este es un buen ejemplo.

1) Nos presentamos ante el grupo, mencionamos las reglas de comportamiento y evaluacino del curso. Empezamos a dar detalles de lo que ofrecemos y esperamos para hacer del laboratorio una experiencia educativa, divertida y fructífera.

2) En la siguiente sesión explicaremos la diferencia entre un láser y una lámpara común. Realizaremos algunos experimentos demostrativos básicos.

3) Espero que lean su documento del trabajo núm 1 y llenen el respectivo cuestionario en línea.

¡Felices experimentos a todos!!

Actividad: Cuestionario 1, sobre nuestra primer sesión de trabajo

Instrucciones: debes contestar clara y brevemente todas las preguntas de este cuestionario sobre nuestras primeras actividades en el laboratorio. debes contestarlo antes del viernes 3 de febrero.

Recuerda que estas preguntas se basan en documento de nuestro trabajo núm. 1, el cual ya debiste haber leido antes de nuestra primera sesion de trabajo.