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Copy of difraccion

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by

Jessica Fernández

on 26 October 2012

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Difracción

Por:
Guillermo Calderón Cortés
Jessica Abigail Fernández Valdespino
David Antonio García Reyes Imaginemos que tenemos una onda que se mueve libremente, hasta que de pronto, debe atravesar un obstáculo. Esto es lo que ocurre: ¿Que es la difracción? La difracción de Fresnel se produce cuando la fuente puntual de ondas incidentes o el punto de observación desde el cual se las ve, o ambos, están a una distancia finita de la abertura o del obstáculo. Es decir, cuando la fuente y el observador están relativamente cerca de la superficie obstructora. Tipos de Difracción El término difracción viene del latín difractus que significa quebrado. La etimología alude al fenómeno por el que una onda puede contornear un obstáculo en su propagación, alejándose del comportamiento de rayos rectilíneos. La razon por la que ocurre no es tan obvia. Según el principio de Huygens, cada punto alcanzado por la onda se comporta como un nuevo punto emisor de ondas. Esto quiere decir que todos los puntos de un frente de onda, se pueden considerara como fuentes de ondas secundarias y estas se combinan para crear una nueva onda. Mas tarde Thomas Young explico el principio de Interferencia de rayos; al igual que los Discos de Newton, la ondulacion de la luz se ve afectada entre mayor espacio tenga una onda para propagarse; con un espacio grande la interferecia hace que crezca la onda, con un espacio reducido las ondas se superponen y llegan con mayor intensidad. Difraccion de Fresnel Integral de Fresnel Para analizar el movimineto de las ondas en un campo proximo se usan las siguientes ecuacuiones: C(x) y S(x) son funciones impares de x. . La difracción de Fraunhofer es, de esta manera, un caso particular de la difracción de Fresnel, y que también resulta más sencillo de analizar. Este tipo de fenómeno es observado a distancias más lejanas que las del campo cercano de la difracción de Fresnel y ocurre solamente cuando el número de Fresnel es mucho menor que la unidad y se puede realizar la aproximación de rayos paralelos. Difracción de Fraunhofer Numero de Fresnel El número de Fresnel , llamado así por el físico Augustin-Jean Fresnel, es un número adimensional que se utiliza en óptica, particularmente en la difracción de las ondas electromagnéticas.

Para una onda electromagnética que atraviesa una apertura e impacta sobre una pantalla, el número de Fresnel F se define cómo: Dónde es la longitud de onda, a es el tamaño (por ejemplo el radio) de la apertura, y L es la distancia desde la apertura hasta la pantalla. Partiendo de estos conceptos, definimos que: La difracción de Fresnel ocurre cuando: La difracción de Fraunhofer ocurre cuando: La cantidad de difracción estará dada en función del tamaño de la propia abertura y de la longitud de onda. -Si una abertura es grande en comparación con la longitud de onda, el efecto de la difracción es pequeño. -Cuando el tamaño de la abertura es menor en comparación con la longitud de onda, los efectos de la difracción son grandes EJEMPLOS DIFRACCIÓN EN ONDAS SONORAS:
Cuando una onda sonora encuentra a su paso un pequeño obstáculo y lo rodeasucede porque las bajas frecuencias son más capaces de rodear los obstáculos que las altas. En cambio, las longitudes de onda en el espectro audible están entre 1.7cm y 17m, por lo que son lo suficientemente grandes para superar la mayor parte de los obstáculos que encuentran.
Otro caso: una onda sonora topa con un pequeño agujero y lo atraviesa. DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA: es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa”. (Stephen Hawking, 2001) DIFRACCIÓN DE LA LUZ: la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. La difracción es el responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de aumentos máximo. REFERENCIAS:
-Sears, Zemansky. Física Universitaria, volumen 1. 12a edición.
-Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci". Propiedades de las ondas: Difracción. Recuperado el 1/10/2012. disponible en: http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Ondas/Ondas10.htm otros ejemplos:
-difracción de electrones
-difracción de rayos x Cuanto menos ancha sea la ranura, más amplio será el patrón de difracción en su totalidad. Patrón de difracción que forma la luz monocromática de ondas planas (rayos paralelos) cuando emerge de una ranura larga y angosta.
(amplitud en la difracción de una sola ranura)

(intensidad de la difracción de una sola ranura)
β
Cuando la luz que se ha generado en el interior del sol atraviesa la atmósfera de éste, se absorben selectivamente ciertas longitudes de onda, distintos tipos de átomos y iones absorben luz a diferentes longitudes de onda. Comparando resultados, los astrónomos pueden deducir la composición química de la atmósfera del sol. Ésta misma técnica se utiliza para efectuar análisis químicos de galaxias que están a millones de años luz de distancia. Es frecuentemente utilizada en física y química de sólidos para estudiar la estructura cristalina de los sólidos, sólidos amorfos, y la geometría de las moléculas gaseosas. Los electrones son acelerados mediante electrostática potencial para así obtener la energía deseada e incrementar su longitud de onda antes de que este interactúe con la muestra en estudio. La estructura periódica de un sólido cristalino actúa como una rejilla de difracción, dispersando los electrones de una manera predecible. A partir del patrón de difracción observado es posible deducir la estructura del cristal. Se hace pasar luz láser de 633 nm a través de una ranura angosta y se observa el patrón de difracción en una pantalla a 6 m de distancia. Se encuentra que, en la pantalla, la distancia entre los centros de los primeros mínimos afuera de la franja brillante central es de 32mm ¿Cuál es el ancho de la ranura? En un patrón de difracción de una sola ranura, ¿cuál es la intensidad en un punto donde la diferencia de fase total entre las onditas provenientes del extremo superior e inferior de la ranura es de 66 rad? b) Si este punto se halla a 7.0° del máximo central, ¿cuál es el ancho de la ranura expresado en longitudes de onda? Se hace pasar luz láser de 633 nm a través de una ranura angosta y se observa el patrón de difracción en una pantalla a 6 m de distancia. Se encuentra que, en la pantalla, la distancia entre los centros de los primeros mínimos afuera de la franja brillante central es de 32mm ¿Cuál es el ancho de la ranura?
Si X es la distancia y ϴ (en radianes) es muy pequeño:
Ym=Xmλ/a

Donde Ym es la distancia vertical de la m-ésima banda oscura al centro del patrón
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