Guia per al professorat

Hi ha molts experiments que il•lustren els fenòmens de les interferències i la difracció de la llum: des de l'històric de la doble escletxa de Young al ja clàssic del CD o el descrit al número 2 ( tardor de 2008) de Recursos de física: Interferències amb una pinta de "pijo" ..

Aquí proposem utilitzar portaobjectes i cobreobjectes per produir interferències en un feix làser. Si anem amb compte podrem fer mesures que s'ajustaran bastant bé a la realitat i que ens permetran tractar quantitativament el fenomen.

Jo he utilitzat un làser de He-Ne de laboratori, però també ho podrem fer amb el típic punter-làser de díode.

Material

• Un làser.
  
• Uns quants portaobjectes.
  
• Un paquet de cobreobjectes.
  
• Paper i tisores.
  
• Suports, pinces i cinta mètrica

Experiment 1

Es tracta de fer una petita xarxa de difracció amb 10 cobreobjectes separats per paperets. Com que els cobreobjectes fan , tallarem papers de per separar-los. El procediment és el següent

1. Agafem un full i tallem una tira de paper de .
   
2. A continuació la tallem en trossets de .
   
3. Fem una pila de 10 cobreobjectes alternats amb 9 paperets.
   
4. Ordenem la pila fins que quedi un conjunt rectangular amb els papers arrambats en un vèrtex i deixant lliure el vèrtex oposat.
   
5. Agafem el conjunt amb una pinça que subjectarem amb un suport.
   
6. Posem la nostra "xarxa" davant del làser, de manera que el feix incideixi sobre el vèrtex que no te papers ( vegeu les fig. 1, 2 i 3).

Fig. 1	Fig. 2
Fig. 3

Les interferències es produeixen per la superposició dels diferents focus de llum làser sortint, tots en fase, separats una distància . A la pantalla situada a una distància s'observa el següents patró d'interferències:

Fig. 4

Si recordem que, quan, és vàlida la relació

(1)

on:

= longitud d'ona,
= separació entre dos elements de la xarxa,
= distància entre la xarxa i la pantalla,
= distància entre dos màxims d'interferència.

La longitud d'ona del làser de He-Ne és (vegeu la Viquipèdia ) i a l'experiment que veiem a la figura 4 la distància a la pantalla és. Si mirem la imatge, hi veurem un mínim a la posició i un altre a la posició , separats per 5 intervals. Així doncs,

(2)

Amb això podem calcular la separació entre els elements de la xarxa

(3)

Per altra banda, un paquet de 100 cobreobjectes té un gruix de ; per tant, cada cobreobjectes té un gruix de i un paquet de 500 fulls te un gruix d'uns . Això ens dóna un gruix de per cada paper.
Podem suposar que les ones secundàries es produeixen als vèrtexs de cada un dels portaobjectes. La separació entre dos vèrtex consecutius (entre els seus centres) serà, doncs,
.La discrepància entre els dos valors és d'un 4 %, aproximadament.

Experiment 2

Es tracta de produir interferències entre dos cantells d'un portaobjectes. En incidir el feix làser es produeix una difracció en cada un del cantells i , els quals es converteixen en fonts d'ones secundàries. Aquestes ones secundàries fan interferències en superposar-se sobre una pantalla llunyana

Fig. 5	Fig. 6

En aquest cas, les interferències observades són:

Fig. 7

Veiem que ara els màxims estan molt més junts que abans. Això es deu al fet que les fonts secundàries i estan bastant més separades (gairebé ) que els cobreobjectes que hem apilat abans ().

ISSN: 1988-7930 DL:  B-31773-2012   Adreça a la xarxa: www.RRFisica.cat    Adreça electrònica: redaccio@rrfisica.cat  difusio@rrfisica.cat
Comitè de redacció : Josep Ametlla, Octavi Casellas, Xavier Jaén, Gemma Montanyà, Octavi Plana, Jaume Pont.
Treballem conjuntament : Societat Catalana de Física, Associació de Professores i Professors de Física i Química de Catalunya,XTEC, Universitat Politècnica de Catalunya, Universitat de Barcelona

Recursos de Física col·labora amb la baldufa i també amb ciències Revista del Professorat de Ciències de Primària i Secundària (Edita: CRECIM-UAB)