anillos de newton

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Escuela Superior Politécnica del Litoral

Instituto de ciencias Físicas

Curso Nivel 200-I 2009-2008

ICF00778

Laboratorio de Física D

Práctica Nº: 10

Título: Anillos de Newton

Nombre: Carlos Duran Salazar

Fecha: Martes 27 de Octubre del 2009

Paralelo: 5

Profesor: Ing. Manuel Villavicencio Vivas

Objetivos:

Medir la longitud de onda de varias fuentes luminosas utilizando el aparato de

anillos de newton.

Resumen:

En esta práctica se presenta el uso de los anillos de newton, para realizar en el

laboratorio de física D toda una gama de experimentos que le permiten al estudiantelograr de terminar la longitud de ondas. El estudiante en el laboratorio puede lograr

bosquejar patrones de interferencia ya sea por reflexión o transmisión de las ondas

electromagnéticas etc., y demostrar que corresponden a las características de las

interferencias, por lo que en un rayo se refleja en la parte plana del vidrio y el otro

rayo se refleja en la superficie de curvatura de la lente convexa, y ambos rayos

principales se acercan al observador.

Introducción:

Los colores observados en las películas delgadas de jabón o aceite sobre agua se deben

a la interferencia entre os rayos reflejados por las superficies de esta películas. La

interferencia en películas delgadas es la base para la formación de películas que

reducen la reflexión en superficies de algunas lentes.

En el aparato de anillos de newton, la luz cromática interfiere en la película de aire

entre una lente convexa y una superficie plana reflectante la interferencia puede ser

vista tanto con luz reflejada o transmitida. En el primer caso se debe considerar un

cambio de fase de λ/2 debido a que la superficie plana es ópticamente más densa que el

aire.

La longitud de onda de la luz incidente se determina mediante la medición de los radios

de los anillos r n del patrón de interferencia, como indica la figura 1.






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Marco Teórico:

El fenómeno de la interferencia en películas delgadas es de frecuente observación en la

vida cotidiana; los brillantes colores de las burbujas de jabón o los colores que

presentan las manchas de aceite que flotan sobre un charco de agua son los ejemplos

más comunes de este tipo de interferencia.

Sin embargo efectuar experimentos cuantitativos, en estos casos, presenta alguna

dificultad que puede resolverse utilizando un aparato de anillos de Newton en el cual

el espesor de la película puede determinarse en cada punto a través de una simple

relación matemática.

El aparato de anillos de Newton está constituido por una lente plano-convexa puesta

sobre una lámina plana; la película en la cual ocurre la interferencia está constituida

(en este caso) por el aire u otra sustancia que queda atrapada entre la superficieesférica de la lente y la superficie plana de la lámina.

Debido a la forma geométrica del aparato, el espesor de la película atrapada entre la

lente y la lámina plana aumenta con la distancia r con respecto al punto de contacto

central 0 y puede calcularse fácilmente en cada punto de la película cuando se conozca

el radio de curvatura R de la superficie esférica de la lente plano-convexa.

Con relación a la Figura 3:

CK 2

= KP 2

= CP 2

( R - e)2

+ r 2 = R 2

de donde, desechando el término e 2 , que es un infinitésimo del segundo orden:

(13)

Evidentemente en todos los puntos situados a la misma distancia r con respecto al

punto de contacto 0 , la película tendrá el mismo espesor; de manera que los lugares

geométricos de los puntos en los cuales la película tiene el mismo espesor serán

círculos con centro en 0.

Dado que, como hemos visto, las condiciones de interferencia dependen del espesor de

la película, las franjas de interferencia constructiva y destructiva serán circulares con

centro en 0.

Consideremos entonces una película de una sustancia de índice de refracción n

atrapada entre la lente y la lámina que supondremos de vidrio de índice de refracción

nv.

La luz incidente genera dos ondas reflejadas en los puntos A y B situados en lasinterfaces entre la lente y la película y entre la película y la lámina plana; supongamos






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sea e el espesor de la película, podemos determinar las condiciones de interferencia

teniendo en cuenta que, cualquiera que sea el valor de n , entre las dos ondas reflejadas

se presenta un desfase p por reflexión.

Esto quiere decir que, en ese punto de la película, habrá interferencia constructiva si el

espesor satisface la condición.

()

Procedimiento Experimental:

1. Lea todo el contenido de la guía y consulte la bibliografía.

2. Coloque los equipos en la posición.

3. Observe que la figura que se forma en la pantalla. Ajustando los tronillos del

aparato de newton, céntrela con respecto a la escala.

4. Dibuje la imagen proyectada sobre la pantalla.

5. Coloque los equipos en la posición como indica la figura.

6. Dibuje la imagen proyectada sobre la pantalla.

7. Coloque el filtro verde después dela fuente.

8. Mida el diámetro de los anillos oscuros en la imagen proyectada, y regístrelos

en la tabla.

9. Retire el filtro verde y coloque el filtro amarillo después de la fuente.

10. Mida el diámetro de los anillos oscuros en la imagen proyectada en la pantalla,

y regístrelos en la tabla

Equipo de Trabajo:

Fuente puntual

Pantalla rotativa

Espectro de transmisión

Anillo de newton.

Gráficos:

Datos:

R: Radio de la curvatura del lente esférico del aparato de anillos de newton

N R(m) r x10-3

(m) r 2

x10-3

(m) m x10-6

(m2) λx10

-9 x 10

-6 (m)

1 12.13 4 16 462.24 560 0.65

2 12.13 6 36 462.24 560 1.46

3 12.13 7 49 462.24 560 1.99

4 12.13 8 64 462.24 560 2.60






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n: Numero de anillos de la interferencia

r: Radio del anillo de interferencia

λ: Longitud de onda de la luz incidente

d: Separación entre la lente y la superficie plana en el aparato de anillos de newton.

Observaciones:

Escriba sus observaciones acerca de los experimentos realizados en esta práctica.

1. Bosqueje el patrón de interferencia. Por reflexión Por transmisión

2. ¿Qué diferencia se encuentran el patrón generado por reflexión y

transmisión? Explique por que

El patrón generado por reflexión es más brillante y gasta menos luz al reflejar,

vuelta que el patrón por transmisión ya que es menos brillante (como borrosa) y

esta gasta mas luz al reflejar(absorción).

3. ¿Qué cambios observo en el patrón de interferencia cuando se ajustaba los

tornillos de calibración, por qué?

Al mover el tornillo mueves la parte cóncava del anillo.

4. ¿Qué diferencia hay entre el patrón de interferencia formado por la luz verde

y el patrón de interferencia de la luz amarilla?

Que dentro del anillo en la parte de la lente convexa que es la parte obscura se

encuentra la luz verde mientras que en el plano del vidrio se encuentra la luz

amarilla.

Conclusiones:

Gracias a la luz verde que hemos tomado como modelo de rayo, pudimos mediantes los

anillos de newton, observar los parones de interferencia ya sea por reflexión o

transmisión, la luz verde que se capturo por reflexión se veía brillante, muy claro

mientras que la luz se capturó por transmisión se veía opaco, obscuro.






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Bibliografía:

Serway, R. Física (Tomo II) (1996); 5ta. Edición; McGraw-Hill, México.

Serway, R.; Faughn, J. (2001); 5ta. Edición; Pearson Educación, México.

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