Unidad 4 practica 2 : Difracción e interferencia.

Física

Matrícula: AL12519502

Alumno Raúl Vazquez Sáenz

Alumno: Raúl Ramón Vázquez Sáenz

Matricula: AL125110502

Materia: Física

Carrera: Energía renovable

Profesor: Ing. Javier Lara de Paz

Unidad 4 practica 2 : Difracción e interferencia.

Física

Matrícula: AL12519502

Alumno Raúl Vazquez Sáenz

Título . Difracción e interferencia

Nombre Raúl Ramón Vázquez Sáenz

Introducción

En física, 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 ocurre 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 debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

Comparación entre los patrones de difracción e interferencia producidos por una doble rendija (arriba) y cinco rendijas (abajo).

La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

Modelo teórico

Para las ondas representadas por las ecuaciones

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Física

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La diferencia de fase es

Y la amplitud y la fase del movimiento por la expresión

Desarrollo

Descarguen la simulación ejs_DifraccioneInterferenciaF.jar

Corran la simulación y realicen lo siguiente:

Datos:

Expliquen porque se da el cambio en los patrones cuando cambias una fuente de luz a diferente color.

Cambian los patrones dependiendo del color de haz de luz y por la diferencia en la longitud de onda.

Acomoden los colores rojo, verde y azul de acuerdo a las longitudes de onda, desde la más grande a la más pequeña.

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Alumno Raúl Vazquez Sáenz

Azul = 450-495mm.

Verde = 495-570mm.

Rojo = 620-750mm.

Expliquen lo que sucede cuando la anchura de la rendija aumenta al usar un patrón de una sola rendija.

Usando todos los colores es que aumenta el número de líneas observadas en el patrón incidente en la pantalla. Lo cual es consecuencia de la anchura de la rejilla pues como se ha venido tratando para que se produzca la interferencia el objeto debe de tener un tamaño comparable a la longitud de onda incidente

Expliquen lo que ocurre cuando la longitud de onda de las ondas incidentes sobre la rendija aumenta

Al aumentar la rendija la onda disminuye. Observe como las líneas del patrón incidente se vuelven más grandes, lo anterior es debido a que la longitud de onda

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mayor es más cercana al tamaño de la apertura de la rejilla, lo que ocasiona que se observe un fenómeno de interferencia más pronunciado.

Expliquen lo que ocurre cuando la distancia entre las fuentes o las rendijas aumenta usando los patrones de doble fuente y doble rendija.

Cuando la distancia entre las fuentes aumenta usando los patrones de doble fuente y doble rendija, la longuitud de onda varia, haciendose mas pequeña y en la de doble rendija se forman mas ondas pero mas delgadas. La concentración de la energía se va hacia el centro de la pantalla, 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.

Expliquen lo que sucede cuando la longitud de onda aumenta.

Cuando la longitud de onda aumenta la luz es mayor. La longitud de onda mayor es mas cercana al tamaño de la apertura de la rejilla, lo que ocasiona que se observe un fenómeno de interferencia más pronunciado.

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Alumno Raúl Vazquez Sáenz

Expliquen lo que sucede al patrón observado en la pantalla cuando la distancia a la pantalla aumenta usando cualquiera de los patrones.

Cuando la pantalla aumenta la luz se difusa mas, aumentando la longitud de onda.

Expliquen si existe algún orden perdido usando el patrón de la 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 d/a sea la razón de dos enteros.

Ordenes perdidos con d/a=4

Expliquen cómo sería posible evitar la interferencia en la comunicación entre un satélite artificial y algún lugar en la Tierra.

Resultados:

Al variar los parámetros de las rendijas o la longitud de onda incidente en las mismas (el color de menor longitud de onda es el azul, el verde va en medio y el de mayor longitud de onda del espectro utilizado es el rojo) se modifican los patrones de interferencia, 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.

Expliquen cómo sería posible evitar la interferencia en la comunicación entre un satélite artificial y algún lugar en la Tierra.

El método utilizado por los satélites de comunicaciones para evitar la interferencia de señales consiste en recibir la información en una frecuencia y transmitirla en otra frecuencia diferente.

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Física

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Alumno Raúl Vazquez Sáenz

Cada una de las bandas utilizadas en los satélites se divide en canales. Para cada canal suele haber en el satélite un repetidor, llamado transponer o transponedor, 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.

Las bandas de frecuencia usadas son:

C: subida 5,925-6.425 GHz, downlink 3,7-4.2 GHz

Ku: subida 14-14.5 GHz, downlink 11,7-12.2 GHz

Ka: subida 19.7 GHz, downlink 31Ghz

Conclusiones.

Gracias al estudio de la interferencia y la difracción estos dos fenómenos muy entrelazados, nos han ayudado, ha avanzar en las telecomunicaciones vía satélite, ya que ha permitido perfeccionar la transmisión de datos.

Ha sido muy impórtate esta práctica para comprender como puede dañar u obstaculizar una señal satelital, la interferencia o la difracción del sonido.

Bibliografía:

Difracción e interferencia tomado de:

http://www.conocimientosweb.net/competencias/difraccion-e-interferencia.html

Difracción tomado de:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/difraccion/difraccion.html