Diffraction
02 Dec, 2011
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PRESENTACIÓN: Diffraction phenomena can be observed when white light is incident on a CD which acts as a quasi-periodical grating of spiral lines. Also, if the plastic covering is removed and a laser shined on it, we can see the transmission of its diffraction orders.
- Mysterious Bands of Light, Keith Bellof and Mark Welter, Phys. Teach. 46, 558 (2008)
- Rainbow-Like Spectra with a CD: An Active-Learning Exercise, G. Planinšič, A. Corona, and J. Slisko, Phys. Teach. 46, 329 (2008)
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Las ondas al llegar a la superficie de separación de dos medios distintos (diferente velocidad de propagación) pueden ser reflejadas o transmitidas (refractadas o difractadas). Estos dos fenómenos consisten en que parte de la energía que lleva la onda pasa al segundo medio y la otra parte permanece en el mismo medio, es decir, la primera fracción de la onda se refracta y la segunda se refleja.
Con el nombre de difracción se conoce un fenómeno característico del movimiento ondulatorio. Se observa cuando una onda en su propagación se encuentra con un obstáculo cuyas dimensiones son comparables a su longitud de onda. Debido a este fenómeno, las ondas se extienden alrededor de los obstáculos interpuestos en su camino. Es por ello, que cuando una onda llega a un obstáculo (abertura o punto material) de dimensiones similares a su longitud de onda, ésta se convierte en un nuevo foco emisor de la onda. Cuanto más parecida es la longitud de onda al obstáculo, mayor es el fenómeno de difracción. Este fenómeno es común a todo tipo de ondas.
Es relevante mencionar que este fenómeno también ocurre en el medio que nos rodea. Así, las ondas oceánicas también experimentan difracción cuando encuentran un obstáculo como un rompeolas o la orilla de una isla, causando que el agua cambie su curso. Un didáctico experimento que se puede realizar en el laboratorio para visualizar esta propiedad, se puede observar en el siguiente enlace.
Recursos muy útiles para cuando el profesorado de Física de 2º de Bachillerato de Galicia tenga que explicar dentro del Bloque 4. Ondas, los contenidos de B4.7. Fenómenos ondulatorios: interferencia e difracción, reflexión e refracción.
Os experimentos de difracción e interferencia son moi vistosos como recursos para empregar nas aulas. No seguinte enlace faise unha pequena introdución ao fenómeno e preséntanse unha serie de actividades para realizar en clase. Na web de exploratorium propoñen a construción dun espectroscopio con un CD de maneira sinxela.
Una buena forma de relacionar los conceptos STEM impartidos en clase con situaciones de la vida cotidiana y, al mismo tiempo, contribuir a la investigación, es participar en proyectos de Ciencia Ciudadana. Como sabemos, cada tipo de fuente luminosa posee un espectro (patrón de composición de distintas longitudes de onda) que es característico, y que se hará evidente con una red de difracción. En este enlace podemos ver una forma de aplicar las redes de difracción para contribuir al beneficio de la ciudadanía: The StreetSpectra project. Este proyecto, en el que está implicada la Universidad Complutense de Madrid, pretende analizar el efecto del cambio de alumbrado público tradicional a las nuevas luces LED, a efectos de contaminación lumínica. Los voluntarios usan una rejilla de difracción en la parte superior de la cámara de sus smartphones para tomar fotografías de las farolas y sus espectros de emisión y clasificarlas (por comparación con espectros de emisión conocidos). Al compartir estos datos con el proyecto, contribuyen a la elaboración de la base de datos que servirá para el estudio de los investigadores principales. Varias escuelas participan en este proyecto, y de hecho en la página web web del proyecto también podemos encontrar materiales didácticos para los estudiantes.
¡Animad a vuestro alumnado a participar!
Este experimento de difracción con un CD ilustra de manera impresionante cómo la luz blanca se descompone en colores al incidir sobre la estructura espiral del disco. Este mismo principio es esencial en la lectura de información en CDs y DVDs, donde la difracción de la luz láser revela patrones de interferencia clave para la recuperación de datos. Un vistazo visual a la difracción que subyace en la tecnología diaria de almacenamiento óptico.