Banco óptico didáctico

 

Este simple banco óptico esta armado completamente con elementos reciclados y pese a su sencillez es útil para unas cuantas pruebas, como por ejemplo, recrear el experimento de Young, medir la longitud de onda de una luz coherente como la de un láser, ver espectros continuos, discontinuos, calcular las longitudes de onda de los picos en los discontinuos y otras pruebas que agregaré en otra entrega de diez pruebas con el banco óptico.

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Por ahora voy a dar detalles de como armar este interesante montaje.

El soporte:

Esta hecho con un perfil de aluminio del que se usa en carpintería metálica para aberturas, elegí un retazo con la forma que se muestra en la foto, esto permite que por su interior corra otro perfil en forma de T , de esa forma estan armados algunos de los soportes para los distintos módulos que llevará el banco. El soporte tiene unos 60 cm de longitud

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1 Perfil del soporte

2 Reglas de la pantalla y el soporte

La pantalla:

Tiene un tamaño de unos 20cm x 14cm es plástica y esta fija a una L de aluminio que encaja en uno de los extremos, en la parte superior tiene dos pestillos corredizos para fijar las medidas.

Esta pantalla presenta en medio una regla que tiene el cero en el centro y hacia uno y otro lado está marcados los centímetros hecha con papel milimetrado, también he agregado a cada lado de la misma dos broches que permiten sostener pantallas de distintos materiales para ver mejor los ordenes de interferencia, usando papel flúor en caso de UV por ejemplo.

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Las redes de difracción:

Este es un elemento bastante caro, pero lo vamos a suplir con un trozo de CD y también podemos usar un trozo de DVD, las redes de difracción son componentes ópticos donde hay numerosas rendijas o líneas por milímetro, puede ser un espejo con todas estas rayas o un material transparente.  Si a un CD le quitamos el recubrimiento de aluminio que lleva pegado en una de sus caras nos queda transparente y podremos observar esa infinidad de líneas que hacen que la luz se refracte y veamos los colores que la componen. Los CD por norma de fabricación tienen una separación entre líneas de 1.6 um (0,0000016 metros) lo que da por mm 625 líneas, este es un dato importante que debemos conocer para hacer cálculos de longitud de onda de diversas fuentes.

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1 Soporte en U para las redes de difracción

2 Redes de difracción montadas tipo diapositiva

Este trozo de CD debe llevar las líneas en forma vertical, lo he colocado en una especie de diapositiva que entra en un soporte de hojalata

Lente convergente:

Para concentrar la luz, necesitaremos una lente convergente, tranquilamente puede ser una lupa económica preferiblemente de cristal,  en mi caso utilicé un ocular de una video cámara de desguace, esta lente también va montada en tu trozo de caño cuadrado por medio de un vástago, hecho con un clavo bastante gordo, así se podrá sacar y poner en forma cómoda, ya que en caso de usar el puntero láser no será necesaria.

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El colimador:

Esta parte del banco es un dispositivo que deja pasar solo un as de luz, se puede fabricar con dos hojas de afeitar que se fijan bien cerca con una separación de 1 mm o menos. El colimador esta en el mismo soporte de la fuente de luz.

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1  El colimador hecho con dos hojas de afeitar instalado en una tapa del tubo plástico que conforma el modulo de iluminación

2 Instalado en el módulo, visto de frente Esta pegado con cinta aisladora negra, en esta foto se pueden ver los clavos que van en el riel que se desplaza sobre el soporte

La Fuente de luz:

Utilizaremos para las distintas pruebas luz blanca, de un foco de linterna, diodos Leds de distintos colores, puntero láser, luz de bajo consumo, diodos UV, lámparas de neón y toda fuente que queramos investigar.

Para la luz blanca y distintos tipo de leds de UV, de colores Infrarrojo y láser utilizaremos zócalos de focos a rosca a los que habremos adaptado los leds

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1  Tubos plásticos usados para fabricar la fuente

2  Modulo de iluminación completo 

3 El tubo de soporte que entra a modo de émbolo dentro de otro tubo plástico

 

Un par de fotos del banco funcionando

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1 Con los diodos de UV, sobre un papel pintado con tinta flúor, se ven los primeros órdenes de interferencia a ambos costados de la línea central

2 Espectro continuo de una luz blanca de linterna

Próximamente: Diez pruebas con el banco óptico

Láser didáctico casero

 

Este prototipo es muy fácil de hacer requiere muy pocos materiales muy fáciles de conseguir, para alimentarlo se hace necesaria una fuente de alta tensión puede ser la de algun TV, en mi caso utilizo la misma fuente que usé para rayos X y el lifter, tiene la ventaja de ser regulable, para realizar el proyecto es necesario estar habituado a trabajar con alta tensión, asi que mucho cuidado, no me hago responsable de nada!!!

Todo el dispositivo esta montado sobre un tablerito de fibra fácil

De un lado del tablero se reviste con papel aluminio

Sobre este aluminio se coloca un papel de acetato y dos secciones de papel aluminio que van a oficiar de capacitores


En un costado sobresale el aluminio que esta pegado a la fibra fácil , allí va el  spark gap , que es un tornillo con una tuerca ciega del tipo usado en muebles, de bronce montadas en una L de aluminio, el otro electrodo del spark es una L de aluminio que va asentada sobre uno de los capacitores que quedan armados con el foil de aluminio

Los dos rieles son sendos trozos de perfil de aluminio separados a 1mm y entre los cuales va una resistencia de 250K, también puede ser una inductancia de 20 vueltas de alambre de cobre sobre un lápiz separadas mas o menos 2 mm por vuelta

A todo el conjunto se lo asegura colocándole piezas pesadas , en mi caso trozos de caño de plomo aplastados.
Una vista del montaje

Para ajustarlo y que salga el disparo láser se hace necesario hacerlo con la tensión conectada variando la distancia a que están separados los rieles, para ese menester lo he hecho con dos trozos de acrílico con una hendija  que se encaja en el riel y lo muevo tratando de que los arcos salten a lo largo de todo el riel, se coloca un papel frente a la separación de los rieles donde se puede apreciar claramente el disparo láser. Este ajuste es muy crítico, no desesperar si no sale al toque hay que ir con paciencia hasta que salga, una vez ajustado lo dejamos ahí y si queremos podemos probar alejando un poco mas el spark gap, para darle mas potencia

Y por último pongo una foto de un frasco de vidrio con agua y tinta flúor que se ve atravesado por el láser

Páginas consultadas: http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tealaser7.htm

Espectros discontinuos

Espectros discontinuos

 

Algo de teoría…

 

Como se recordará durante la época en que Bohr hacía sus experiencias, la comunidad científica estaba entretenida con la difracción de la luz en el prisma, descubierta por Newton, Bohr experimenta con los colores de llama que aparecían cuando se vaporizaba un elemento sobre el fuego, el concluyó que los electrones están en órbitas estables donde no consumen ni seden energía, cuando se les aplica energía exterior (llama) estos electrones saltan a una órbita superior mas alejada del núcleo y cuando cesa esa energía externa los mismos vuelven a su orbita original liberando la energía en forma de luz (fotones). Si se hace atravesar esa luz liberada por un prisma, aparece ya no un espectro continuo donde los colores van cambiando gradualmente (ver fotos), sino una serie de líneas de colores parecidas a un código de barras de los que usan los supermercados, eso se llama espectro discontinuo, cada átomo tiene uno particular, como una huella digital. Bueno el sencillo experimento que hoy describo es para ver esos espectros discontinuos.

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El aparato es el espectroscopio, que vamos a fabricar con un disco compacto en desuso, se corta un trozo como muestra la imagen con una tijera de cocina, además vamos a conseguir una cajita, la que yo use tiene 13,5cm x11,5cm x 7 cm. puede usarse otra, con otras medidas. En el frente se practica una abertura de unos 2 cm x 2 cm, a unos 2 cm de la base allí pondremos el colimador, que es una rendija muy angostita por donde va a entrar la luz, cuanto mas angosta mas nítido el espectro, pero también mas débil, este colimador se puede hacer con papel de aluminio como se ve en la imagen todo se asegura bien con cinta. En el piso de la caja se va a fijar también con cinta el trozo de compacto, cuidando de no despegar la parte espejada, la distancia a la que se fijará va a tener que ser ajustada para que desde la ventana por donde se van a observar los espectros pueda verse éste, completo.

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Trataré de fotografiar algunos espectros discontinuos del cobre, sodio y los podré en mi blog.

En el siguiente archivo hay un documento tomado de http://www.cielodeguadaira.org/ donde hay una plantilla para armar la caja picar aqui