Mide objetos diminutos con un láser

usa la luz para medir

Objetivo:

Mide objetos muy pequeños gracias a la difracción.

Materiales:

  • Láser
    Recuerda siempre tener cuidado a evitar que la luz láser (o unos reflejos) lleguen a tus ojos o a los de otras personas presentes en la misma habitación.
    Puede ser útil conseguir láseres de diferentes color para comparar los efectos.
  • Hilo, cabello, …
    Puedes escoger varios materiales que se les parezcan
  • Cinta adhesiva, tijeras, cartulina, …

difracción:

Apunta con el láser hacia el hilo y observa el patrón que se forma en una pantalla que esté a por lo menos 1 metro de distancia. Tiene las mismas características que hemos observado en la serie de actividades sobre rendijas:

  • el patrón está en la dirección perpendicular a la del hilo;
  • hay un patrón con máximos y mínimos de intensidad.

El principio de Babinet nos asegura que vamos a obtener los mismos patrones de difracción con un objeto y su complementar: por ejemplo, una rendija nos dará el mismo patrón de difracción de un hilo que tenga el mismo tamaño.

 

Podemos extraer de la formula matemática que describe el patrón de difracción la relación entre el ángulo de incidencia de la luz y el diametro del hilo.

MEDIR:

Piensa cómo medir el ángulo de incidencia para poder deducir el diámetro del hilo. ¿Lo puedes medir directamente?

Medir ángulos sin tener una referencia visual puede ser complicado, pero medir entre los máximos y mínimos en la pantalla es mucho más fácil. Puedes usar la trigonometria para obtener el angulo de incidencia a partir de la distancia entre el máximo central y los minimos de intensidad en la pantalla y de la distancia entre tu muestra y la pantalla.

 

Si sustituyes los valores que has medido en la formula, ¿obtienes un resultado compatible con el tamaño real de tu muestra?

 

Sigue investigando:

Has usado la luz y sus propiedades para medir un objeto diminuto: ¡felicidades! Si quieres dar un paso más, aún quedan muchas preguntas que puedes intentar responder por tu cuenta: aquí hay algunos ejemplos.

 

  • ¿Puedes mejorar la precisión de tu medida? ¿Cómo?
  • ¿Cómo mides con precisión la distancia entre el máximo central y los mínimos del patrón de difracción?
  • Cómo mides la distancia entre la muestra y la pantalla? Si alejas o acercas la pantalla, ¿cambia algo?
  • ¿Qué tipos de errores estás introduciendo en tu medida? ¿Cómo influyen en el valor final?
  • ¿Cual es el factor que más limita la precisión de tu medida?
  • Puedes también mirar las otras propuestas de actividades sobre difracción:

¿por qué es interesante?

La difracción nos permite hacer medidas sobre objetos microscópicos, demasiado pequeños para medir con las técnicas que utilizaríamos para objetos macroscópicos.

hagámoslo juntos:

Si tienes dudas sobre las actividades, no dudes en contactarnos para hacernos algunas preguntas.

Si prefieres hacer esto juntos, ICFO organiza regularmente talleres para pequeños grupos de estudiantes para enseñarles cómo fabricar y caracterizar el grafeno. También ocasionalmente hacemos cursos para docentes o llevamos este taller a ferias científicas.

Comparte la experiencia:

Nos gustaría mucho saber cómo te ha ido. Puedes hacerlo en diferentes maneras:

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