Interferencia de Ondas: Estudio con Dos Rendijas y Fuentes Puntuales

Interferencia de Ondas

Objetivos

• Estudiar el fenómeno de **interferencia de ondas** proveniente de dos rendijas y dos fuentes puntuales.
• Analizar cómo varía el diagrama de interferencia con la **longitud de onda** y la separación de las rendijas.

Planificación

La **interferencia de ondas** se estudiará sobre la superficie del agua (ondas mecánicas). Dichas ondas serán del tipo transversales, que oscilan en la dirección perpendicular a la dirección de propagación.

Las ondas serán generadas por la vibración de una barra plana y, por otra parte, por la vibración de dos pequeñas esferas que simularán ser dos fuentes puntuales.

Las diferentes posiciones angulares satisfacen las siguientes ecuaciones:

1. d * sen(θ_n) = m * λ; m = 0, ±1, ±2...

Donde:

• d = distancia entre las rendijas
• θ_m = ángulo entre el máximo de orden m con respecto al máximo central (m = 0)
• Y_m = distancia del máximo central al máximo de orden m
• S = distancia de las rendijas a la pantalla
• λ = longitud de onda
• m = representa el número de orden del máximo

Para una pantalla:

2. Y_m = m * λ * S / d

Se instalará en el generador de frecuencia, primero una barra impulsadora de ondas planas y luego dos pequeñas esferas, a 10 Hz en posición E con una amplitud de 4.

Procedimiento

Parte 1: Interferencia en Dos Aberturas

1. Ponga 3 reflectores en hilera con una separación de 2 cm entre cada uno. En el papel, trace la posición de los reflectores y dibuje los ángulos que forman las ondas al pasar por las aberturas. En el diagrama interferencial, ubique los lugares donde los anillos tienden a anularse y donde se refuerzan.
2. Reemplace el reflector central por el reflector recto mini, manteniendo el ancho de las rendijas en 2 cm.
3. Aumente la frecuencia a la posición J.

Preguntas:

• ¿Qué pasa con la longitud de onda?
• ¿Cómo cambia el ángulo de expansión de las ondas con esta nueva longitud de onda?

Resultados:

Con la barra grande, el ángulo es menor que el que se forma con la barrera pequeña. Con la barrera pequeña, la longitud de onda resulta mayor a la que se forma con la barrera grande.

• λ = 0.15, θ = 4.37
• λ = 0.26, θ = 7.74

Parte 2: Interferencia con Dos Fuentes Puntuales

1. Reemplazar las barreras rectas y la barra plana por dos fuentes puntuales.
2. Repita los pasos de la Parte 1 y compare los diagramas.

Pregunta:

• ¿Qué puede decir al respecto?

Resultados y Análisis:

Al aumentar la frecuencia, disminuye el ángulo, por lo tanto, la relación es inversamente proporcional. Con respecto a la longitud de onda, a mayor frecuencia, menor es la longitud de onda, por lo tanto, también mantienen una relación inversamente proporcional.

Al aumentar la distancia entre las dos pequeñas esferas, el ángulo disminuye con respecto al caso anterior. Al aumentar la distancia entre las dos pequeñas esferas, la longitud de onda aumenta, es decir, la relación es directamente proporcional.

• λ = 0.61, θ = 5.89
• λ = 0.52, θ = 5.03

Conclusión

• Sabemos que a mayor distancia (d) entre rendijas, mayor es la posición angular (θ) entre el rayo correspondiente y el rayo del máximo. Además, la longitud entre el máximo central y m disminuye al aumentar d.
• Al aumentar la frecuencia, disminuye la **longitud de onda** y el ángulo de expansión también.
• Podemos decir que las fuentes puntuales se comportan en forma análoga a la situación de las rendijas, dándonos en un caso posiciones y separaciones entre rayos muy similares.