Practica 2 Acustica y Optica

 

FACULTAD DE INGENIERÍA LABORATORIO LABORATO RIO DE ACÚSTICA Y ÓPTICA

Práctica 2  Ondas electromagnéticas

ALUMNOS:  Hernández Flores Julio Cesar Mendoza Chavero Jordi Alan  Ortega Verde Brenda Nayeli  Sarmiento Rocha Julian Josue Servin Comunidad Omar

 

 

OBJETIVOS:  1. Determinar la longitud de onda, onda, la rapidez d dee propagación y la energía del fotón de una microonda. 2. Conocer losen elementos básicos que componen sistema de óptica con el que se cuenta el laboratorio y adquirir habilidadelen su manejo. 3. Reproducir el fenómeno de la dispersión de la luz y observar la proporción proporción visible del espectro electromagnético.

MATERIAL Y EQUIPO:           

    

               

   

   

emisor de microondas de 10.525 [GHz] ± 5 %   receptor de microondas de 10.525 [GHz] ± 5 %  goniómetro con su riel porta-componentes   eliminador de baterías  transportador de plástico (para emisores y receptores que no tienen goniómetro)  fuente de luz incandescente  banco óptico  transportador angular  porta-componentes estándar  porta-componentes especial  abertura rectangular  pantalla con escala milimétrica  prisma de vidrio 45°, -90° y -45°

 

 

DESARROLLO:  EXPERIMENTO I.

RAPIDEZ DE PROPAGACIÓN Y ENERGÍA DE UN FOTÓN DE UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA

Para producir un patrón de ondas estacionarias coloque el equipo como se muestra en la figura 2.1 fue así como se armó el siguiente sistema.

Figura 2.1.

Dispos Dispositivo itivo experi experimental mental para producir un patrón de ondas estacionarias.

Después se procedió a juntar tanto el receptor como el emisor para producir un patrón de ondas estacionarios al mismo tiempo se ajustaron los controles del receptor. Una vez ajustados los controles hasta obtener una escala completa se desplazó el receptor a lo largo del riel del goniómetro. Inmediatamente se regresó el receptor a la posición en que se tuvo tuvo la lectura a escala completa y se tomaron lectu lectura ra de los valores obtenidos hasta completar los valores mínimos pedidos. Finalmente, se colocó el receptor en la posición del siguiente valor máximo y se registró su posición final este proceso se repitió hasta completar la tabla que se muestra en el apartado de resultados de este documento.

 

 

RESULTADOS: ACTIVIDAD 3.  3.  Describa lo que sucede con la lectura indicada en la carátula del medidor del receptor. La aguja comienza a oscilar derecha izquierda mostrando la ubicación de los máximos y mínimos en eldepatrón de aondas estacionarias producido.

Repita el proceso del punto anterior como mínimo seis veces y Elabore una Tabla en que se registren: las posiciones inicial y final del receptor, la distancia entre éstas y el número de valores mínimos (5) que fueron cruzados. Posición inicial   inicial

Posición Final  Final 

R1 [m]± 0.0005   0.0005

R2 [m]±  0.0005  0.0005

0.45

R1- R2 [m]  [m] 

Mínimos   Mínimos

λ [m]±

0.391

0.059

4

0.0295

0.391

0.45

0.058

4

0.029

0.45

0.39

0.06

4

0.03

0.39

0.45

0.059

4

0.0295

0.45

0.392

0.058

4

0.029

0.392

0.45

0.058

4

0.029

0.45

0.392

0.058

4

0.029

0.392

0.45

0.058

4

0.029

0.001   0.001

 

 

ACTIVIDAD 4.  4.  Con base en la tabla obtenida, determine el valor promedio de la longitud de onda, de las microondas, con su incertidumbre.  incertidumbre.   Al ser una medida directa no reproducible la incertidumbre será la desviación estándar de las distancias R1- R2 El promedio obtenido de la longitud de onda fue 0.0292 con una desviación estándar o incertidumbre de 0.000421637

ACTIVIDAD 5.  5.  Determine la rapidez de propagación de las microondas, con su incertidumbre, considerando la actividad anterior y las especificaciones del equipo.  equipo.  ==(0.0292±0.00042163)( 10.525x109±526.25x106) 10.525x109±526.25x106) =307.33x106±19.787x106[/2]

ACTIVIDAD 6.  6.  Determine la energía de un fotón de la radiación empleada, en las unidades joule [J] y electrón-volt [eV].  [eV].   ℎ=6.62606896 x 10−34 [ ∗]=4.13566733x10−15[∗] =ℎ/=(6.62606896 x 10−34*3x108)/0.0292=6.8076x10-24[J] =ℎ/=(4.13566733x10−15*3x108)/0.0292=42.4897x10-06[eV]

 

 

EXPERIMENTO II.

INTRODUCCIÓN AL EQUIPO DE ÓPTICA. ÓPTICA.  

El profesor hará una descripción breve del equipo y material empleados en esta práctica, así como del principio de operación, del manejo y de las precauciones que se deben observar en el uso de éstos. ACTIVIDAD 7.  7.  Elabore un esquema con las características principales del equipo mostrado por el profesor y, y, en su caso, describa brevemente su principio de operación. De acuerdo al diagrama, la antena produjo una onda ahí y con la receptora se resolvió la señal fue así como pudimos pu dimos observar una cresta o un valle todo esto dependiendo de la onda.

 

 

EXPERIMENTO III. PORCIÓN VISIBLE DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.   ELECTROMAGNÉTICO. DISPERSIÓN DE LA LUZ.  LUZ.  Disponga el equipo como se muestra en la figura 2.2 asegúrese de que la línea de del 0° aeje 180° del goniómetro del óptico. transportador angular corra paralela a lo largo longitudinal del banco

Figura 2.2 Dispositivo experimental 

ACTIVIDAD 8.  8.  Describa los ajustes necesarios indicados por el profesor para conseguir un haz de luz estrecho y centrado en la pantalla milimétrica. Se conectó la fuente de luz sobre el banco óptico y se colocó el goniómetro a 25 cm, con la pantalla milimétrica el haz de luz milímetros y se colocó el prismamedimos para descomponer la con luz. una longitud de 0.7

 

 

Sustituya la pantalla milimétrica por el prisma de vidrio, colocando como se muestra en la figura 2.3, gire la mesa giratoria porta-componentes del transportador angular en el sentido de las manecillas del reloj. Coloque la pantalla milimétrica en el porta- componentes del brazo móvil del transportador angular, gire el brazo para localizar el haz transmitido.

Figura 2.3 Transportador angular  

ACTIVIDAD 9.  9.  Registre el valor del ángulo de incidencia para el cual logró la visión más nítida del espectro. El ángulo fue de 212°

 

 

ACTIVIDAD 10. Elabore un esquema de los colores observados, indicando cuál de ellos tiene mayor ángulo de desviación con respecto al haz de luz incidente en el prisma, así como el que tiene el menor ángulo de desviación.

La luz roja es la que tiene mayor ángulo de desviación; luego viene el anaranjado, el amarillo, el verde, el azul y finalmente el violeta con menor ángulo de desviación.

ACTIVIDAD 11.   11. Investigue en la bibliografía sugerida los fenómenos de la refracción y la dispersión y descríbalos brevemente.

 

 

Los fenómenos de la refracción y la dispersión van de la mano ahora veremos porque, la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todas las longitudes de onda, pero cuando se propaga en un medio material toma valores diferentes para cada longitud de onda, a esto se le conoce como índice de refracción. Así que la causa principal de que se produzca la dispersión es que el índice de refracción disminuye cuando aumenta la longitud de onda, de modo que las longitudes de onda más largas (roja) se desvían menos que las cortas (violeta), por lo tanto, cada color se refractará con un ángulo distinto.

ACTIVIDAD 12.  12.  Con base en la actividad 11 explique por qué, en el experimento con el prisma, un color se desvía más que otro. Esto ocurre porque entre más larga sea la longitud de onda de la lluz, uz, más pequeña será la obstrucción de las líneas opacas y por lo tanto más podrá abarcar la luz alrededor de ellas. Por ejemplo la luz roja, con su gran longitud de onda, es la que más puede abarcar alrededor de las líneas opacas y, es la que más se difracta, pero pero por lo contrario con la luz violeta, violeta, es la que menos se difracta. ACTIVIDAD 13.  13.  A nivel cualitativo ¿qué relación existe entre la longitud de onda de un haz de luz y el ángulo de desviación al atravesar el prisma? La relación que tienen es que se tiene el ángulo de desviación en función del ángulo de incidencia, para las distintas longitudes de onda, podemos ver como existe un ángulo de incidencia para el que el ángulo de desviación sea mínimo. Así que este ángulo de mínima desviación es diferente para cada longitud de onda, y se tiene al ángulo de desviación en función del ángulo de incidencia para las distintas longitudes de onda.

 

 

ACTIVIDAD 14.   14. Con base en lo observado en esta práctica y a nivel cualitativo, ¿cómo varía la rapidez de propagación de la luz con respecto a su longitud de onda en un medio dieléctrico transparente como el vidrio? Bueno sabemos que la velocidad a la que se propaga la luz, depende del medio y en el caso de las sustancias transparentes como lo son el vidrio, el agua y el aire estas tienen, la propiedad de que la luz sigue en su interior una sola dirección. La velocidad de propagación de la luz en un medio siempre es menor que en el vacío y por lo tanto tanto varían las distintas distintas longitudes de onda, onda, mientras su frecuencia no cambia. Por lo tanto, la longitud de onda varía al cambiar de medio, pero cuando la velocidad la velocidad de la luz se reduce en un medio más lento, la longitud de onda también se reduce proporcionalmente.

CONCLUSIONES:  Se determinó la longitud de onda experimentalmente a través trav és de la distancia entre mínimos en cuanto el objetivo se cumplió, se calculó la longitud de onda promedio y su incertidumbre con la desviación estándar. También fue muy interesante realizar piezas musicales sencillas usando generadores de señales que no son otra cosa que generadoras de tonos puros que son escuchados por medio de perturbaciones en la bocina, lo que nos indica que la música tiene un aspecto muy matemático cuando se realiza. Otro punto importante fue que no todos somos capaces de escuchar frecuencias bajas o muy altas todo depende de que tan sensible seas, cada persona tiene su curva de audición sonora la mayoría de con las personas queaudible, crea música o algún instrumento o invento quey tenga que ver el espectro toma curvas promedio que garantizan que las personas tengan una grata experiencia en tonos graves y agudos.

BIBLIOGRAFIA:   



Resnick R, Halliday D. y Krane K.S.; FISICA  Vol.   Vol. I, Editorial C.E.C.S.A.; 3ª  “

” 

edición; México, 1997.  

 

 

Hecht E.; ÓPTICA ; Addison Wesley Iberoamericana; 3ª edición. Madrid, España, 2000.

 

Física universitaria, con física moderna volumen 2. Young, Hugh D. y Roger A. 





 “

”