Trabajo 7: fenómenos de difracción: obtención y análisis de patrones de difracción 1D y 2D

Creditos: U. Cambridge

En la práctica de difracción realizaremos patrones de difracción de una rendija en varios espesores, observaremos la difracción de un cabello. Así como el patrón de aberturas circulares, hexagonales y cuadradas.

También reproduciremos el patrón de difracción en una esfera para observar el punto de Poisson. Por su puesto, denle un vistazo a la teoría del punto de Posisson y la interesante historia del punto de Poisson y Fresnel

RECUERDEN traer su cámara fotográfica para obtener las imágenes de los patrones de difracción, también utilizaremos el programa ImageJ para analizar estas imágenes 

Finalmente, con sus cámaras obtendremos la longitud de onda de fuentes infrarojas (LEDs posiblemente), pues analizaremos el patrón de difracción de las fuentes IR.

A manera de complemento realizaremos sugerencias de este artículo: How Rosalind Franklin Discovered the Helical Structure of DNA: Experiments in Diffraction

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.

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

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?

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?

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 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

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).

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.