EXPERIMENTO DE YOUNG.

EXPERIMENTO DE YOUNG CASERO.

TALLER E INVESTIGACIÓN.

El fenómeno de la interferencia de la doble rejilla reproducido en casa.

Terminado el curso de “formación docente” dictado en una prestigiosa universidad local, se nos pidió la elaboración de una clase en base a los puntos aprendidos sobre la planificación y ejecución de una clase que sería dictada a los estudiantes regulares de la Universidad. Afortunadamente para mí me tocó un tema de física muy interesante para desarrollar en el laboratorio del departamento de Docencia. El tema a preparar era sobre las ondas, la reflexión  y la interferencia.

Aunque el tutor guía insistió mucho en el empleo de “simuladores” para presentar los fenómenos ondulatorios en un computador del laboratorio de física, consideré que era más interesante y didáctica una realización práctica que pudieran montar los mismos alumnos permitiéndoles a los futuros profesores interactuar con algún experimento a la antigua usanza y plasmar el aprendizaje recibido en estas practicas de laboratorio.

A mi mente vinieron varios experimentos mostrados en algún viejo libro de física para mostrar la reflexión, la difracción, las ondas estacionarias, la interferencia de las ondas sonoras y las lumínicas. Por el poco tiempo disponible para desarrollar los temas propuestos y distribuir el tiempo entre los estudios y el trabajo no pude realizar uno de los experimentos más interesantes sobre la interferencia de ondas sonoras basado en la experiencia llevada a cabo por Georg Hermann Quincke el cual pude un tiempo después realizar con éxito y montado en el blog bajo el título TUBO DE QUINCKE CASERO, sin embargo dos experimentos o realizaciones prácticas fueron la delicia de los presentes, el experimento de Franz Melde que permite estudiar el fenómeno de las ondas estacionarias y el experimento de Thomas Young.

Me limitare en este caso al experimento desarrollado para mostrar la interferencia, que por lo intempestivo de las actividades solicitadas (prepara la clase del laboratorio en menos de una semana) me limite solamente al caso de la luz, recreando la idea del experimento realizado por Young en 1.801 para demostrar el comportamiento ondulatorio de la luz.

Young idea su experimento para dividir un rayo de luz coherente y forzarlos a que viajen distancias diferentes con la intención de crear la interferencia de los mismos al producirse un desfase entre las ondas de los dos trenes. Thomas empleó un espejo para direccionar un estrecho rayo de luz solar dentro de una habitación obscura, el rayo de luz era interceptado por una delgada tarjeta para dividirlo en dos trenes de ondas y pudo observar sobre una pared el patrón de bandas brillantes y obscuras típicas de la interferencia constructiva y destructiva de un par de trenes de ondas.

Para recrear el experimento de Young de manera más depurada empleé como fuente de luz coherente un apuntador láser de esos que poseen capuchones intercambiables para proyectar figuritas. El diseño ideado para la práctica consistió en colocar una pequeña máscara con un par de agujeritos muy cercanos entre sí para simular la doble rejilla y lo más cerca posible del láser.

Después de varios intentos llegue a uno que me sorprendió por que pude obtener las franjas de interferencia, que demuestran el comportamiento ondulatorio de la luz.

La fotografía siguiente muestra el material empleado para desarrollar el experimento en una versión más sofisticada y fácil.

En la foto, se puede observar al apuntador laser, un pequeño trozo de cartulina para recrear a la doble rejilla (máscara), la cual simplemente consiste en recortar un pequeño disco que entre dentro del capuchón intercambiable del apuntador como lo muestra la imagen siguiente.

El éxito del experimento está en dos variables, la primera que los agujeros deben estar muy próximos, los de la fotografía anterior están separados aproximadamente 0,75 mm y fueron realizados con una aguja de 0,65mm de diámetro, y la segunda, el disco debe quedar lo más centrado posible y cerca del propio laser. Este ajuste lo conseguí colocando un pequeño O-ring como suplemento.

La foto muestra la mascara colocada dentro del capuchón del láser.

La fotografía siguiente muestra la imagen generada por el dispositivo proyectada a un metro de distancia sobre una pared. Lo que se ve es el patrón de bandas de la interferencia.

Lo interesante del experimento es ver como cambia la imagen proyectada en la medida en que el puntero láser se aleja de la pared. Si colocamos el apuntador a unos 5 ó 10 centímetros de la pared, se proyectaran sobre la misma los dos punticos de luz laser que pasan por los agujeros de la máscara, al ir alejando poco a poco el apuntador, siempre con el laser encendido, la imagen va alterándose y llega un momento en que desaparecen los puntos de luz para dar paso al patrón de franjas brillantes y obscuras de la interferencia como los mostrados en la fotografía anterior. Este patrón de franjas es la evidencia de que la luz posee un comportamiento ondulatorio.

De acuerdo a la fórmula simplista: e/L = l/d, podemos calcular la frecuencia de la luz empleada a partir de algunas distancias.

Las letras de la formula indican:

l = Longitud de onda.

d = Distancia entre rejillas (agujeros)

e = Distancia entre la línea brillante central y una de las laterales.

L = Distancia de la máscara a la pantalla (pared) de proyección.

Para el ejemplo de la fotografía anterior la distancia del láser a la pared era de 1.155 mm, la separación entre la franja brillante central y la franja brillante adyacente era de 1 mm. La separación de los agujeros para simular a la doble rejilla fue de 0,75 mm. Evidentemente, las mediciones deben realizarse de la manera más cuidadosa posible para minimizar los errores y el resultado esté dentro de lo aceptable.

Al realizar el cálculo, la longitud de onda para el laser debe estar cerca de 649 nm, con todas las imprecisiones implícitas en las mediciones, la etiqueta del pequeño apuntador reporta que el laser está entre los 630 nm y 680 nm. En mi opinión el resultado obtenido es muy bueno y confirma a su manera la ecuación simple que relaciona la frecuencia de la luz a partir del patrón de interferencia y de las distancias.

Lo interesante o mejor aún de esta experiencia fue el aprendizaje que tuvimos tantos los futuros formadores y yo como principiante en la enseñanza, el valor agregado de estas realizaciones artesanales por darles un nombre es que tienen un poder de captación y de penetración en quienes los realizan muy superior al de los modelos desarrollados con las simulaciones. No estoy en contra de las simulaciones por computador, pero son totalmente “impersonales y ajenos” y el alumno lo percibe como algo irrealizable o inalcanzable, sin embargo poseen la cualidad que permiten hacer cosas y “observar” algunos fenómenos de manera más depurada concentrando la atención de los individuos sobre el fenómeno que se quiere mostrar; pero el impacto de “hacerlo”, de “montarlo” y recrear un experimento famoso, compenetra más al alumno con el tema permitiéndole a la vez conectarse con el personaje que ideó la experiencia y con la experimento en sí, mostrando las limitaciones y la creatividad de quienes sin disponer de la tecnología que nos rodea crearon las bases de las mismas a partir de sus “primitivas” experiencias con consecuencias inimaginables para la época en que se desarrollaron.