Colegio Nacional de Buenos Aires. Olimpíada Argentina de Física. Instancia Local Parte Experimental

Transcripción

1 Colegio Nacional e Buenos Aires Olimpíaa Argentina e Física Instancia Local 013 Parte Experimental Nomre:....N.I.:... Curso:... - Antes e comenzar a resolver la pruea lea cuiaosamente TOO el enunciao e la misma. - Escria su nomre y su número e.n.i. en el sitio inicao. No escria su nomre en ningún otro sitio e la pruea. - No escria respuestas en las hojas el enunciao pues no serán consieraas. - Escria en un solo lao e las hojas.

2 PEQUEÑAS IMENSIONES Ojetivo: - eterminar la longitu e ona e un puntero láser utilizano un c como re e ifracción - eterminar el grosor e un caello por ifracción e luz láser Breve escripción Los punteros láser menos costosos utilizan un ioo e láser rojo profuno. La luz láser está constituia por haces con igual longitu e ona, amplitu y fase. Esto etermina su monocromaticia, coherencia espacial, temporal y ireccionalia. La ifracción y la interferencia son os fenómenos onulatorios. El primero consiste en la esviación e los haces e un rayo e luz cuano se enfrenta a un ostáculo o aertura, el mismo oren e su longitu e ona. El seguno se trata e la superposición e onas en el tiempo y el espacio. En algunos casos particulares, esta superposición a lugar a una interferencia constructiva (la amplitu e la ona resultante se intensifica) y en otros, a una interferencia estructiva (la resultante se anula). El caso más sencillo es la ifracción e Fraunhofer, en la que el ostáculo es una ranura estrecha, la ona que llega a la aertura es plana, y la pantalla se encuentra a gran istancia e ésta (ver figura 1). PANTALLA RANURA LASER Figura 1. ifracción por una ranura Si se hace inciir luz monocromática, luego e ifractarse en la ranura, los haces se ispersan e interfieren formano máximos y mínimos e intensia. Este patrón e interferencia se puee recoger en una pantalla como se ve en la figura. L Figura Patrón e ifracción por una renija Conocieno la longitu e ona (λ), la istancia () ese la ranura hasta la pantalla, y miieno la istancia (L) entre los máximos e 1er oren (n=1) que se encuentran contiguos al máximo central, se puee otener el ancho e la ranura ().

3 .. λ. L = Ecuación 1 Por otra parte, el principio e Bainet estalece que, en las coniciones e Fraunhofer, la figura e ifracción e un cuerpo opaco es iéntica al e un ojeto con un agujero el mismo tamaño y forma al cuerpo. Si se aumenta el número e ranuras, se muestra un patrón e máximos e intensia más estrechos e intensos. Y con más ranuras, se llega a una re e ifracción, que tiene un gran número e ranuras extremaamente estrechas. Los iscos compactos (C, V o Blue Ray) están formaos por múltiples surcos (ranuras) one almacenan la información, los cuales conforman una re e ifracción por reflexión. Las rees e ifracción permiten meir con gran precisión longitues e ona (λ), pues poemos otenerla conocieno la istancia entre ranuras () y el ángulo α que forman los sucesivos máximos e interferencia (n). Ver figura 3.. senα λ = con n=1,,3 Ecuación n PANTALLA C PUNTERO α Figura 3 ispositivo experimental para otener la longitu e ona el puntero láser El ángulo α puee otenerse con la istancia el C a la pantalla (), y la istancia () ese el máximo central y el máximo e 1er oren (n=1) por trigonometría y Pitágoras otenemos senα = Ecuación 3 + y cominano la Ecuación con la Ecuación 3

4 + = λ. Ecuación 4 Consignas a) Armar el ispositivo experimental e la figura 3 para eterminar la longitu e ona e un puntero láser ) Saieno que un C tiene (700 ± 30) surcos por mm, otener la istancia () entre surcos con su incerteza. Expresarla en nm (10-9 m). c) Para istintas istancias el C a la pantalla, completar la siguiente tala: (ver Anexo) ɛ ε + ε + (cm) (cm) (cm) (cm) (cm/nm) (cm/nm) Tala 1 atos otenios para los máximos e 1er oren ) Expresar los factores e incerteza que contemplaste para eterminar las meiciones irectas + e) Realizar el gráfico e en función e f) Otener la peniente y su incerteza (λ ± ελ) g) Armar el ispositivo e la figura 1, one la ranura será reemplazaa por un caello, con el fin e otener su espesor h) Otener el espesor el caello con su incerteza, aplicano el principio e Bainet i) Realizar un reve informe

5 Elementos que pueen resultar e utilia: Barra, istintos soportes, cinta métrica, cinta ahesiva, nueces y morsas para sostener el puntero láser, gomas e orrar (por arria y aajo el puntero, para presionar sore el otón e encenio), cartulina para hacer e pantalla, porta iapositiva (para sostener el pelo), marcaor. C Puntero Láser

6 Prolema Experimental Hoja e respuestas. Inciso Puntaje a) ispositivo experimental para eterminar λ ) Valor istancia entre ranuras ± ɛ c) Tala e meiciones. ) Factores e incertezas e) Gráfico f) Peniente g) ispositivo experimental para eterminar espesor el caello h) Espesor el caello ± ɛ i) Informe Anexo Incerteza e ε =. ε +. ε ε Sugerencia: Otener la incerteza para la istancia más estrecha y para la más extensa. Utilizar el máximo valor hallao e incerteza entre amas meias.