UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MEXICOUNADMX

INGENIERIA EN LOGISTICA Y TRANSPORTE

Facilitador:Victor Manuel Velasco Gallardo

Materia:Física

Alumno: Marco Antonio López ArellanoMatricula: AL12502396

Trabajo:

Practica 2. Difracción e Interferencia.Preliminar

Valle de Chalco, México a 6 de septiembre del 2013

Introducción:

La difracción es un fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas

al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija. La difracción tiene lugar en todo tipo de

ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas

como la luz visible y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño

finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de

un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

Modelo teórico:

Difracción: El

principio de Huygens es un modelo que defiende que todo punto de un frente de ondas se

convierte en un foco emisor de ondas secundarias circulares, de igual velocidad y frecuencia

que las del foco emisor. La superficie tangente a estas ondas secundarias forma un nuevo

frente de onda.

Por lo tanto, cada punto de un medio isótropo que es alcanzado por un frente de ondas, se

convierte a su vez en un nuevo foco secundario emisor de ondas, que se propagará en la

misma dirección de perturbación que la del foco emisor.

La difracción es una propiedad de las ondas, por la cual una onda modifica su dirección de

propagación cuando se encuentra con una abertura o con un obstáculo.

Si dicha abertura u obstáculo es estrecha, comparándola con la longitud de la onda, y un frente

de ondas plano se acerca a esa abertura estrecha, el foco emisor se modificará y pasará de

emitir ondas planas a ondas circulares que se propagan en todas las direcciones.

Si dicha abertura u obstáculo es ancha, comparándola con la longitud de la onda, apenas se

modificará la dirección de propagación de dicha onda, ya que la mayoría de los frentes de onda

se propagará en la misma dirección. Únicamente se modificará en los extremos, donde se

propagará circularmente.

Interferencia:

La interferencia es un fenómeno ondulatorio en el que dos o más ondas se superponen para

formar una onda resultante de diferente amplitud, la cual puede ser constructiva o destructiva,

dependiendo de la fase de las ondas que se combinan. La diferencia de fase esta dada por la

ecuación

Para las ondas representadas por las ecuaciones

La diferencia de fase es

Y la amplitud y la fase del movimiento por la expresión

Desarrollo:

Primero cambiamos los colores de las fuentes de luz, para genera el cambio en los patrones de

interferencia, Luego tomamos una captura de pantalla por cada fuente de luz para poder

comparar la información entre sí.

Aquí podemos observar como cambian los patrones de interferencia, según el cambio de color

de la luz del haz.

Tenemos los siguientes valores de las longitudes de onda de los haces de luz de la simulación:

Azul = 450-495mm.

Verde = 495-570mm.

Rojo = 620-750mm.

Análisis de datos:

Cambio en los patrones cuando se cambia una fuente de luz a diferente color.

Los patrones observados en la pantalla del simulador cambian, cuando se cambia la fuente de

luz a un color distinto ya que tienen distinta longitud de onda y dichos patrones observados

manifiestan la interferencia que ocurre en el haz de luz.

Al depender la interferencia del tamaño del objeto, y de la cercanía a la longitud de onda del

haz incidente, ocurre un cambio en los patrones observados si cambiamos la longitud de onda

incidente.

Aumento de la anchura de la rendija cuando se usa el patrón de una sola rendija.

Cuando aumentamos la anchura de la rendija cuando la luz incide y usamos todos los colores

aumenta el número de líneas observadas en el patrón incidente en la pantalla, esto debido a

que la anchura de la rejilla debe de tener un tamaño comparable a la longitud de onda incidente

y si aumentamos el tamaño de la rejilla no estamos respetando este principio.

Cambio en la distancia entre las fuentes o las rendijas.

Se puede observar que la concentración de la energía se va hacia el centro de la pantalla

cuando la distancia entre las fuentes o las rendijas aumenta usando los patrones de doble

fuente y doble rendija, porque la recombinación de los frentes de onda ocasionan que la

interferencia final disminuya, si lo lleváramos al extremo veríamos simplemente los dos rayos

en la pantalla.

Aumento de la longitud de onda manteniendo la misma anchura de rejilla.

En las imágenes se observa que si mantenemos la misma anchura de rejilla, pero

incrementamos la longitud de onda incidente, aplicando primero el láser azul, luego el verde y

de ultimo el rojo, las líneas del patrón incidente se vuelven más grandes, debido a que la

longitud de onda mayor es más cercana al tamaño de la apertura de la rejilla, lo que ocasiona

que se observe un fenómeno de interferencia más pronunciado.

Aumento de la distancia a la pantalla.

A medida que la distancia hacia la pantalla aumente, también lo hará la franja central del patrón

de interferencia, porque existe más oportunidad de que sigan interfiriendo entre sí los frentes

de onda generados por la rendija, dando origen a frentes de onda más amplios en el proceso.

Orden perdido usando el patrón de doble rendija.

Los órdenes perdidos ocurren cuando un máximo de interferencia coincide con un mínimo de

difracción para el mismo valor, esto ocasiona que no se observe ese punto y la banda

suprimida es conocida como un orden perdido.

La condición para órdenes perdidos es que sea la razón de dos enteros.

Ordenes perdidos con

Donde d es la separación de la rendija y a es el ancho de la rendija, se pueden observar los

órdenes perdidos 4, 8, 12, 16,… en el patrón de doble rendija.

Resultados:

Cuando cambian los parámetros de las rendijas o la longitud de onda incidente en las mismas,

los patrones de interferencia se modifican, en la de doble rendija se observan ordenes perdidos

cuando la distancia entre las rendijas dividida entre el ancho de la rendija es igual a un número

entero, siendo los órdenes perdidos los múltiplos de dicha razón.

Para evitar la Interferencia en la comunicación satelital:

El método utilizado pero los satélites de comunicaciones para evitar la interferencia de señales

consiste en recibir la información en una frecuencia y transmitirla en otra frecuencia diferente.

Cada una de las bandas utilizadas en los satélites se divide en canales. Para cada canal suele

haber en el satélite un repetidor, llamado transponder o transpondedor, que se ocupa de

capturar la señal ascendente y retransmitirla de nuevo hacia la tierra en la frecuencia que le

corresponde.

Cada canal puede tener un ancho de banda de 27 a 72 MHz y puede utilizarse para enviar

señales analógicas de vídeo y/o audio, o señales digitales que puedan corresponder a

televisión (normal o en alta definición), radio digital (calidad CD), conversaciones telefónicas

digitalizadas, datos, etc. La eficiencia que se obtiene suele ser de 1 bit/s por Hz; así, por

ejemplo, un canal de 50 MHz permitiría transmitir un total de 50 Mbit/s de información.

Un satélite típico divide su ancho de banda de 500 MHz en unos doce receptores-transmisores

de un ancho de banda de 36 MHz cada uno. Cada par puede emplearse para codificar un flujo

de información de 500 Mbit/s, 800 canales de voz digitalizada de 64 kbit/s, o bien, otras

combinaciones diferentes.

Las bandas de frecuencia usadas son:

Conclusiones:

Gracias al estudio de la interferencia y la difracción han avanzado las telecomunicaciones vía

satélite, pues ha permitido perfeccionar la transmisión de datos, pero este no son el único

obstáculo para las mismas, en cuanto a los fenómenos que dificultan las comunicaciones vía

satélite, se han de incluir también el movimiento aparente en ocho de los satélites de la órbita

geoestacionaria debido a los balanceos de la Tierra en su rotación, los eclipses de sol en los

que la Luna impide que el satélite pueda cargar las baterías y los tránsitos solares, en los que

el Sol interfiere las comunicaciones del satélite al encontrarse éste entre el Sol y la Tierra.

Podemos terminar resumiendo que la interferencia es una distorsión en una onda, mientras que la

difracción es un rebote (como en un espejo) que puede separar la onda según sus longitudes (si hay más

de una longitud viajando en la misma dirección).

Bibliografía

Interferencia y Difracción, M. I. Caicedo, Departamento de Física, Universidad Simón Bolívar

consultado en http://www.fis.usb.ve/~mcaicedo/education/fisica5/interferencia.pdf

Hecht Eugene (2000). Óptica. Addison Wesley. ISBN: 8478290257