TRABAJO ESPECIAL: SPECKLE DINÁMICO

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "TRABAJO ESPECIAL: SPECKLE DINÁMICO"

Daniel Miguélez Toledo
hace 6 años
Vistas:

1 TRABAJO ESPECIAL: SPECKLE DINÁMICO Asignatura: Física 3 Grupo: 5 Alumnos: Cianci, Matías Mat Guebara, Sol Mat Gosella, Pablo Mat Melillo, Francisco Mat Ponce, Damián Mat Ayudante: Antonacci, Julián Fecha de entrega:

INTRODUCCIÓN En este trabajo se intentó probar el funcionamiento del Speckle dinámico, tratando de observar el fenómeno ya visto teóricamente en Física 3.

BANCO DE MEDICIÓN Cuando hablamos de banco de medición nos referimos a todos los elementos que entran en juego en el experimento y su configuración.

2 INTRODUCCIÓN En este trabajo se intentó probar el funcionamiento del Speckle dinámico, tratando de observar el fenómeno ya visto teóricamente en Física 3. Para ello se realizaron diversas experiencias empleando materiales aportados por el Laboratorio Láser de la Facultad, con lo que se armó el banco de medición. BANCO DE MEDICIÓN Cuando hablamos de banco de medición nos referimos a todos los elementos que entran en juego en el experimento y su configuración. Para la realización de la experiencia utilizamos un láser HeNe con una longitud de onda de 632.8nm y potencia 20mw ópticos. El haz de luz emitido por el láser pasa a través de un lente divergente para aumentar el diámetro del haz, y así poder observar objetos más grandes. Para poder direccionar el rayo se hace incidir el haz sobre un espejo de primera metalización que desvía el mismo para llegar hasta el objeto y ser observado con una cámara que luego pasará a visualizarse en el monitor de la computadora. Para evitar que las vibraciones del suelo y el posible movimiento de los elementos interfieran en la medición se utiliza un banco óptico, el cual tiene un sistema de amortiguadores neumáticos en sus patas y agujeros roscados distribuidos matricialmente en toda su superficie para poder fijar los elementos usados. Aclaraciones: Normalmente en los 2

3 espejos la luz incide primero sobre el vidrio y luego en la metalización pero esto genera aberraciones ópticas por defectos en el vidrio característicos del mismo por ser un sólido amorfo (sus moléculas están dispuestas de forma irregular), por eso, para que no pase a través del vidrio usamos uno de primera metalización. MARCO TEÓRICO Un patrón de Speckle es un patrón de intensidad producido por la interferencia mutua de un conjunto de fuentes distribuidas en la superficie. Estos patrones se analizan mayoritariamente cuando una superficie es iluminada, como en el caso de este trabajo, con un haz láser, pudiendo analizar deformaciones o desplazamientos en la superficie de la muestra respecto del observador, que en este caso sería la cámara, ya que un observador humano siempre presenta un movimiento que, aunque mínimo, no permite que este fenómeno sea apreciado correctamente. El Speckle dinámico es el resultado de la evolución en el tiempo de un diagrama de Speckle, en el que las variaciones en los elementos dispersores que forman la figura de interferencia en la situación estática, son las causantes de los cambios producidos en la misma. El aspecto visual del diagrama de Speckle dinámico es similar al de un líquido que hierve, donde los granos de Speckle (puntos) varían su intensidad y forma. Esto ocurre cuando la muestra cambia sus características debido al movimiento de los centros de la dispersión, que cambia en el camino óptico debido a las variaciones del índice de refracción, por los cambios de configuración o a la combinación de estas situaciones, hasta que la actividad de la muestra analizada culmina. PROCEDIMIENTO 3

Tras haber preparado la mesa se procedió a la ejecución del experimento, en el cual se fue poniendo al ojo de la cámara diversos objetos y materiales, y se observó el efecto de interferencia.

4 Tras haber preparado la mesa se procedió a la ejecución del experimento, en el cual se fue poniendo al ojo de la cámara diversos objetos y materiales, y se observó el efecto de interferencia. Inicialmente se colocó sobre un vidrio un poco de alcohol isopropílico, el cual al ir secándose iba variando su superficie, lo que se podía apreciar en la pantalla. Ya que se veía un movimiento de los granos de Speckle. Luego se puso yerba seca que, al quedar en reposo, se veía estática al ojo de la cámara. Al mojarla ya se podía apreciar un movimiento, el cual era producido por la absorción del agua por parte de las hojas de yerba, ya que esto las hinchaba levemente. Si bien es despreciable al ojo humano, gracias al Speckle fue posible observar este fenómeno. Finalmente se colocó una manzana, que a diferencia de la yerba seca, ésta no se veía inicialmente estática. Ya que, al ser una manzana fresca ésta estaba en proceso de descomposición y dentro de ella había un ligero movimiento de fluidos que afectaba levemente la superficie. Al golpearla, el movimiento se intensificó. Los fluidos internos comenzaron a fluir más rápidamente, lo que provocó una variación en la superficie más apreciable. Al contrario de los experimentos anteriores la manzana luego de varios minutos no frenó su movimiento; esto sólo sucedería, cuanto la misma se secase, luego de unos días, haciendo que cese el movimiento de fluidos. En esencia el Speckle sirve para poder observar movimientos de carácter despreciable a nuestros ojos. Y así poder sacar conclusiones, o cálculos de diferentes materiales y experiencias. APLICACIONES Una de sus más grandes aplicaciones, es la que realizamos en el trabajo, el Speckle dinámico, 4

5 también conocido como biospeckle, permite el análisis de la actividad biológica, como por ejemplo de hongos, semillas, flujo sanguíneo, etc. Pero también sirve para varias aplicaciones de los materiales no biológicos. Aplicación al estudio de secado de pintura. El dispositivo experimental es similar al que usamos en la experiencia, donde en lugar de colocar la semilla, o la manzana, se coloca una superficie plana pintada con esmalte blanco. Lo que se estudia en este caso es la evolución temporal de los patrones de Speckle. Esto refleja cambios a medida que la pintura se seca. Trabajo de la Universidad Nacional de La Plata El trabajo muestra la aplicación del Speckle dinámico al análisis de la hidrofilicidad de materiales como sílica-gel y sílico-aluminatos naturales (bentonitas, zeolitas y caolinitas) con diferentes propiedades texturales como área superficial y volumen de poros. Los resultados experimentales muestran la evolución temporaria de los diagramas de Speckle de los materiales elegidos durante el proceso de absorción de agua. El trabajo realizado muestra que la técnica de Speckle ofrece una comparación efectiva entre varios productos y se puede considerar un método alternativo para el estudio de materiales porosos de interés como adsorbentes o soportes de catalizadores. 5

6 CONCLUSIÓN En este trabajo hemos podido apreciar fenómenos que suceden a otra escala, la cual es difícil de apreciar a simple vista. Como el caso de la yerba mojada, que por medio de los granos de Speckle, se puede observar el movimiento de fluidos producido por la absorción del agua por parte de sus hojas, afectando así la superficie. Se observó también que para distintas muestras el comportamiento no es igual, que el espectro visual del diagrama Speckle es similar al de un líquido que hierve, donde los puntos de Speckle varían su forma e intensidad, debido a las variaciones de los índices de refracción de las muestras. Siendo la esencia del Speckle poder observar movimientos de carácter despreciable a nuestros ojos, generalmente es utilizado para observar el movimiento de fluidos en superficies. En el experimento se aprecia el patrón como una fuente de luz muy brillante compuesta por innumerables puntos de gran intensidad. El conocimiento de este nuevo fenómeno trajo un aporte a nuestros conceptos físicos, dándole gran importancia a los contenidos de interferencia. 6

Documentos relacionados

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA. Práctica N 01. Interferencia y Difracción

$UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA. Práctica N 01. Interferencia y Difracción$ UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Práctica N 01 Interferencia y Difracción Objetivos.- Estudio de los fenómenos de interferencia y difracción usando un láser como fuente de luz coherente y monocromática.