1.- Práctica guiada común a todos los grupos. Construcción de un interferómetro de Twymann-Green

Transcripción

1 1.- Práctica guiada común a todos los grupos. Construcción de un interferómetro de Twymann-Green Expansión y medida del haz láser. Material adicional Similar al usado en la parte 1.1: 2 Poste, marca Thorlabs, modelo TR75/M 1 Soporte de poste con pedestal, marca Thorlabs, modelo PH3E 1 Horquilla de fijación, marca Thorlabs, modelo CF125 Nuevos elementos: 1 Lente asférica, marca Thorlabs, modelo C140TME-A 1 Montura para lente, marca Thorlabs, modelo LMR1/M 1 Adaptador de lente asférica a montura para lente, marca Thorlabs, modelo 1 Detector, marca Thorlabs, modelo DET36A/M Instrumentos Polímetro digital, marca Silver Electronics, modelo UT-30 (véanse las características adjuntas) Flexómetro de 2 m Regla de 300 mm Herramientas y accesorios 1 Destornillador con punta hexagonal de bola de 5 mm 1 Pera de goma nº 10 1 Pantalla plana milimetrada 1 Pantalla vertical para alineamiento Preparación de la práctica Tareas que se deben realizar ANTES de acudir al laboratorio. 1.- Averigüe la referencia del adaptador necesario para montar la lente asférica C140TME-A en la montura para lente LMR1/M. 2.- Busque y descargue de las páginas web del fabricante del material que se va a emplear las especificaciones, hojas de características, hojas del catálogo, dibujos, etc. correspondientes a los "nuevos elementos" Averigüe también el precio (en euros y sin I.V.A.) de los componentes. Toda esta información se puede obtener del catálogo en línea del fabricante ( SIN que sea necesario registrarse o facilitar datos personales.

2 2.- Añada al presupuesto global el material adicional que va a emplear para realizar esta parte de la práctica y anótelo en su cuaderno de laboratorio. Tenga en cuenta el número de elementos empleados y no olvide aplicar el I.V.A. con un tipo del 16%. 3.- Estudie detenidamente las hojas de características de los componentes. 4.- Responda el siguiente cuestionario y anote las respuestas en su cuaderno de laboratorio. 5.- Lea detenidamente las indicaciones para la realización de la práctica. Hágase, escribiendo y dibujando en su cuaderno de laboratorio, un esquema previo de los montajes, medidas, etc. que va a realizar. Preste particular atención a qué va a obtener a la salida del detector y cómo tendrá que procesar estos valores para obtener las medidas requeridas. Cuestionario 1.- Respecto a la LENTE ASFÉRICA Thorlabs C140TME-A: - Cuál es su distancia focal? - Cuál es el máximo diámetro del haz que puede atravesar la lente? - Qué quiere decir la -A de la referencia? - Qué diámetro y rosca tiene la montura de la lente? - De acuerdo con el esquema del catálogo, por qué lado de la lente debe incidir el haz colimado del láser para ser focalizado? 2.- Respecto a la MONTURA PARA LENTE Thorlabs LMR1/M: - Para qué diámetro de lente está especificado este modelo? - Cuál es el máximo espesor de la lente que admite? - Qué quiere decir la M que aparece en la referencia? - Qué quiere decir el 1 de la referencia? 3.- Imagine, sabiendo que componentes se van a utilizar, cómo se montará la lente asférica sobre el tablero óptico. Dibuje un esquema en su cuaderno de laboratorio. 4.- Respecto al DETECTOR Thorlabs DET36A/M: - Qué quiere decir la M que aparece en la referencia? - Qué tipo de detector es? - Qué forma y dimensiones tiene el elemento sensible? - A qué parámetro del haz incidente responde el detector? - Qué tipo de magnitud proporciona como salida? - Cuál es la relación entre la magnitud medida y la salida del detector para la luz del láser que se utiliza en la práctica? - Cuál es la máxima irradiancia que puede soportar el detector sin sufrir daño? - Puede el haz del láser, sin expandir, dañar el detector? Realización de la práctica 1.- Asegúrese de que el haz del láser está alineado a 140 mm de altura y sobre una de las líneas centrales de agujeros roscados del tablero. 2.- Con una pantalla milimetrada montada en el soporte de pantallas planas, mida el diámetro del haz del láser sin expandir a varias distancias diferentes de la salida del mismo (cinco al menos). Después de la sesión de laboratorio, utilice estas medidas

3 para calcular la divergencia del haz mediante un ajuste por mínimos cuadrados (en primera aproximación, podemos entender la divergencia θ como el ángulo que los rayos más externos del haz forman con su eje). Compare el resultado de su medida con la especificación del fabricante. Determine también la posición, con respecto a la salida del láser, del foco del que parece divergir el haz. 3.- Monte la lente asférica a unos cuatro centímetros de la salida del láser. Asegúrese de que coloca la cara correcta de la lente mirando hacia el láser. Ajuste su posición transversal y su altura de forma que el eje de revolución del haz expandido coincida con el eje original del láser. 4.- Mida, como en el apartado 2, la nueva divergencia y la posición del foco del haz expandido. Después de la sesión de laboratorio y empleando los conocimientos de óptica geométrica adquiridos en Física II, determine las características del haz expandido (posición del foco y divergencia) a partir de los valores medidos para el haz del láser y las características de la lente empleada; compare el resultado con los resultados de las medidas experimentales. 5.- Empleando el detector, un flexómetro y un polímetro digital mida la irradiancia (vea la transparencia 21 del tema 5 y las explicaciones correspondientes) del haz expandido en su eje de revolución a varias distancias de la lente expansora (diez al menos). Tenga en cuenta que al acercar mucho el detector a la lente el diámetro del haz expandido puede ser comparable o menor que las dimensiones del elemento sensible; piense en qué supone esto y cómo afecta a la medida de la irradiancia. Después de la sesión de laboratorio, utilice estas medidas para verificar la ley de inverso del cuadrado (vea las transparencias 26 a 28 del tema 5 y las explicaciones correspondientes) mediante un ajuste por mínimos cuadrados; aproveche el ajuste para determinar la intensidad radiante (vea la transparencia 18 del tema 5 y las explicaciones correspondientes) del haz expandido en su eje, compárela con los valores que se obtienen a partir de cada una de las medidas realizadas para obtener la irradiancia. 6.- Empleando el detector, una regla y un polímetro digital mida el perfil transversal de irradiancia del haz expandido a la altura de su eje y a una distancia de la lente suficientemente grande para poder medir con relativa precisión la posición transversal del elemento sensible del detector. Después de la sesión de laboratorio, utilice estas medidas para representar gráficamente la distribución de la irradiancia del haz expandido frente a la posición transversal y de la intensidad radiante frente al ángulo θ con el eje del haz. Ajuste esta última a una curva gaussiana usando el método de los mínimos cuadrados.

4 Anexo 2.- Manual del Polímetro Digital UT 30

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