Secundaria Monografía en ondas (difracción)

[Pepealej]

Dentro de poco tengo que hacer una monografía y, por supuesto, la voy a hacer de física

He estado mirándo algunos temas de ondas y me ha llamado el tema de difracción. La verdad es que se poco acerca de todo esto pero estoy dispuesto a aprender más, claro.

Me gustaría pedir consejo para llevar a cabo algún estudio en este tema (difracción) con algún experimento. No quiero que sea muy cualitativo, más bien cuantitavivo; que se pueda expresar con números y gráficas. No se me ocurren ideas, me gustaría que me dieran ideas para poder hacer cosas interesantes con este fenómeno

Gracias!

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Re: Monografía en ondas (difracción)

Hola Pepe,

Veo que ya has elegido un tema para la monografía

Me parece una idea interesante si tienes los materiales necesarios en el laboratorio, basta con un banco óptico y poco más. También, has de tener en cuenta que en las prácticas que hagas para Física-NS no esté la de difracción, pues si has leído las guía de la monografía, no se valora positivamente una monografía de una práctica que ya has hecho. Por tanto, revisa eso, si bien creo que las prácticas de óptica que se suelen hacer están más relacionadas con coeficientes de refracción, ángulo límite, reflexión total y ese tipo de cosas.

Puedes comprobar el fenómeno de difracción de la luz utilizando un láser de Nd-Ag, de esos verdes que seguro que tienen en el laboratorio del instituto, y haciendo pasar la luz a través de una ranura simple. De este modo observarás el patrón de difracción. Así comprobarías la naturaleza ondulatoria de la luz, y podrías explicar el fenómeno por el modelo de Huygens.

Ahora bien, haciendo unos cálculos, llegarás a la siguiente expresión para los mínimos:

$$\gamma=n\dst\frac{d\lambda}{a}$$

Donde $\gamma$ es la distancia desde el centro de la pantalla a cada mínimo y $d$ la distancia hasta la pantalla donde se recoge el patrón de difracción.

Bueno, pues según esta expresión, puedes deducir que para que los efectos de difracción sean observables el tamaño de la abertura debe ser comparable a la longitud de onda, así que ten en cuenta eso. Si tienes alguna duda, o curiosidad de cómo llegar a esa expresión, pregunta o ya lo descubrirás por ti mismo.

De igual modo podrías estudiar con diferentes ranuras y comparar resultados, o ya que te pones, hacer una introducción al fenómeno de difracción en las ondas en general según el modelo de Huygens, y así también hablar de difracción en ondas sonoras, y ampliar a otros fenómenos si lo que te interesa es la luz, como la polarización,dispersión, etc etc.

Saludos y suerte con la monografía

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Re: Monografía en ondas (difracción)

Por cierto Pepe, en Orientación no van este tipo de hilos, pues sólo es para orientación académica. Si no sabes dónde situarlos (en caso de que tengas más dudas sobre tu monografía) hazlo en la sección adecuada y si no sabes cuál es en miscelánea.

Saludos,

[Pepealej]

Re: Monografía en ondas (difracción)

Gracias Alfredo Es bueno saber que siempre tienes la solución a los problemas del BI

Entonces, ¿tú sugieres que haga un estudio de la difracción de una onda? O sea, para observar como se forman sus máximos y mínimos y analizarlo según el principio de Huygens, ¿no?

Eso es lo que me pareció a mí a primera vista porque la teoría se basa en esto vamos, simplemente sería pasarlo a la práctica. Entonces, ¿cómo sugieres que enfoque el estudio?

Es decir, tu monografía era del tipo: Estudi para hayar tal cosa y contrastarla. Yo cómo la podría enfocar? Es en eso realmente en lo que estoy indeciso. Nunca he hecho ninguna práctica de este estilo y no se como empezar

Muchas Gracias!

[Pepealej]

Re: Monografía en ondas (difracción)

Por cierto, no tengo ni idea de como mover el hilo

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Re: Monografía en ondas (difracción)

Hola de nuevo,

En primer lugar, tranquilo por lo del hilo, eso ya es asunto de los moderadores, te lo decía para la próxima vez para que no tengan que estar moviendo hilos y esas cosas.

Pues yo tampoco te puede decir una estructura tal cual, porque tendría que ver cuáles son tus ideas, el material de que dispones y esas cosas. Se me ocurre un enfoque combinado, tal y como lo hice yo. Es decir, un estudio BREVE de los fenómenos ondulatorios por excelencia apoyándose en el modelo de Huygens y luego ya meterte con más profundidad en el fenómeno de la difracción. Estaría bien que explicaras algunos fenóemnos cotidianos que se dan por difracción, ya sea en las ondas sonoras (por ejemplo, cuando deseamos advertir de nuestra presencia en un cruce sin visibilidad se suele tocar el claxon, y gracias a la difracción, podemos escuchar el sonido del claxon a la vuelta de la esquina) y ya en la luz.

A partir de ahí, empezarías un estudio experimental del fenómeno de difracción en ondas electromagnéticas, en la luz, y podrías ir cambiando la red de difracción o si tienes oportunidad el láser que utilizas así como la longitud de onda de la luz.

Saludos,

[Pepealej]

Re: Monografía en ondas (difracción)

Cat_in_a_box, lee el mensaje privado antes de leer este mensaje (te ahorrarás mucho tiempo). Gracias.

Hmm.. me surgen algunas dudas

Bueno, antes de nada, creo que entendiste mal mi pregunta. A lo que yo me refería no es a que me dieses una estructura de trabajo, ni mucho menos (soy de esos a los que les gusta hacer lo más que pueden por su cuenta ) pero lo que no se me ocurre es un enfoque práctico del tema. Me gusta la idea de una parte introductoria teórica y un cuerpo experimental (el mismo BI lo recomienda así) pero no se que enfoque darle a la experimental. No tengo mucha noción en el tema, sólo he visto unas cuantas páginas de difracción en el tema de ondas del libro del BI que te comenté y sólo estoy familiarizado con el principio de Huygens, que siluetas forman la intensidad de onda (la ecuación que pusiste) y poco más (pero pienso profundizar en el tema obviamente).

Así que no se me ocurre mucho un enfoque que se pueda realizar con un laser Nd-Ag (por cierto, ¿se llaman así porque funcionan con esos dos elementos?) y un banco óptico (dudo mucho que tengan un banco óptico en mi instituto, pero si es como este no creo que sea muy caro ni costoso de construir, ¿no?). Con ellos supongo que puedo difractar la luz, ver que formas hace y poco más. Lo más 'especial' que se me ocurre es ver como se difracta la luz ya no por ranuras rectilíneas ni por agujeros perfectamente circulares, sino por otras figuras como cuadrados, pentágonos y demás. Me pareció bastante interesante esta imagen y me llamó la atención, tanto como para hacer un estudio breve (por ello son 4,000 palabras) sobre como se comporta la onda al atravesar estas figuras. ¿Crees que sería un buen tema de enfoque práctico para la difracción? No encontré nada de este tipo en los libros así que me pareció algo no demasiado complicado para el nivel de 2º de Bachillerato y original. ¿Lo es?

Por cierto, dijiste que en el experimento estaría bien ir cambiando la red de difracción (¿qué es eso?) y la longitud de onda de la luz emitida por el laser. ¿Se puede cambiar la longitud de onda del laser? ¿No se supone que cada laser viene graduado a una cierta longitud de onda? Se podría hacer moviéndolo a una velocidad constante pero eso lo veo aparatoso jaja

Bueno, en todo caso me gustaría que me aclarases todas las dudas que te he escrito (todo lo que va entre interrogantes) y que me comentases alguna cosa más si puedes Si lo tengo claro del todo ya puedo comenzar a profundizar todo lo que pueda en el tema y si tengo dudas te iré comentando

Muchas gracias Alfredo!

PD: Por cierto, ¿Por qué un laser Nd-Ag (un laser verde) y no uno rojo o azul?

EDIT: He encontrado este vídeo y me parece interesante lo que ocurre con el laser, aunque no se si será muy complicado como para estudiarlo, ¿no?

EDIT 2: Mira, se me ocurrió hacer un estudio analítico teórico y posteriormente hacer las comprobaciones de forma experimental con gráficas y demás de como se difracta la luz pasada por agujeros con forma de triángulo, después cuadrado, después pentágono (figuras de lados 3, 4, 5, etc.) y así hasta llegar a una aproximada de un círculo, acabando con un círculo por su puesto. Y ver como se transforma y como se comporta la onda. (No tiene porque ser con figuras bien definidas, puede ser también curvando los lados poco a poco del cuadrado o algo así, lo que vea más interesante) ¿Crees que es buena idea?

Se que es largo el mensaje pero, por favor, si eres tan amable tómate el tiempo que necesites para responder a todo lo que te pregunté. Me gustaría poder hacer una buena monografía y poder aprender mucho sobre el tema. Agradezco enormemente tu ayuda

[guibix]

Re: Monografía en ondas (difracción)

Hola Pepealej,

Yo no sé mucho sobre esto y puede que no te sirva de mucho, pero aquí va:

Como experimento yo he jugado bastante con CDs, DVDs y otras redes de difracción caseras y es bastante entretenido (y porqué no, divertido) hacer medidas con todo tipo de luz. Supongo que lo ideal es tener lásers de al menos dos o tres colores (RGB por ej.) y probar los ángulos de difracción de cada color por cada tipo de CD, DVD, marca, capacidad, etc. No sé si, por ejemplo, se puede deducir la separación de las rendijas o alguna otra cosa parecida.

Saludos.