No IES Ribeira do Louro de O Porriño levamos dúas sesións de traballo co kit Photonics Explorer na materia de Física de 2º Bacharelato.
Na primeira sesión determinamos a lonxitude de onda do láser do kit empregando unha rede de difracción de 527,5 liñas/mm que forma parte do equipamento do noso laboratorio. (A rede do kit Photonics Explorer ten 1000 liñas/mm e pódese usar tamén.)
Trátase dunha das prácticas de Física propostas para as ABAU (Interferencia e difracción) http://ciug.gal/PDF/pracorientfisica18.pdf
Modificamos a distancia “D” da pantalla ó láser e medimos a distancia “y” entre o máximo central e o primeiro máximo secundario.
Nós fixemos a aproximación para distancias láser-pantalla “D” grandes comparadas con “y” (distancia entre o punto brillante central e o primeiro máximo secundario), xa que logo, non aplicamos a ecuación exacta co teorema de Pitágoras.
En clase comentei esta circunstancia co alumnado, debuxamos o esquema no encerado dixital interactivo e deducimos as dúas fórmulas para o cálculo da lonxitude de onda; con e sen aplicación do Teorema de Pitágoras
Faleilles que en principio, nas instrucións que aparecen na páxina da CIUGA cara ás ABAU, trabállase coa fórmula aproximada.
Puxémonos entón a traballar coa fórmula aproximada, e acordamos realizar os cálculos detallados coa outra fórmula nunha folla de cálculo LibreOffice Calc e publicar os nosos resultados obtidos co kit Photonics Explorer primeiro na revista do Instituto, no Blog de Xuvenciencia e despois na revista de ENCIGA.
Cos datos obtidos de “D” (variable independente) fronte a “y” (variable dependente), calcularon a lonxitude de onda, posteriormente a lonxitude de onda media e a desviación típica.
Posteriormente pasamos ao método gráfico: representamos “y” (distancia entre o punto brillante central e o primeiro máximo secundario) fronte a “D”, utilizando un punto de axuste (“D” medio, “y” medio) e da pendente da recta obtida obtiveron a lonxitude de onda (moi parecida á lonxitude de onda media obtida co método analítico).
Finalmente indiqueilles o valor nominal do láser vermello do kit Photonics: 650 nm
Con este valor nominal e a lonxitude de onda obtida co método gráfico determinamos a porcentaxe de erro: resulto ser un 16%; quedaron entón con ganas de repetir o método gráfico coa fórmula que non inclúe a aproximación!
Na segunda sesión propúxenlles determinar o grosor medio dun cabelo humano empregando o láser del kit Photonics Explorer de lonxitude de onda nominal 650 nm… e eles sós fixérono, colléronse cabelos uns a outros, eles mesmos chegaron á conclusión de fixar con plastilina o pelo ao láser e foron capaces de escurecer o suficientemente o laboratorio (non foi fácil) como para ver o patrón de difracción.
Comprobaron que agora si! a fórmula aproximada é a correcta xa que D é moito maior que “y”: a distancia pantalla-cabelo empregada resultou ser de 258 cm y a distancia entre mínimos no patrón de difracción de 1,67 cm.
Na parede puxeron un folio e debuxaron con lapis a situación do máximo central (un máximo dobre!) e os máximos secundarios…chegaron até o terceiro máximo secundario, aínda que eles tomaron a decisión de considerar dous nada máis.
Quedamos para o vindeiro venres para analizar estes patróns de difracción. Vou tentar que cheguen á conclusión que o mellor é medir a distancia entre varios mínimos (os máximos son bastantes difusos) e despois dividir entre o número de segmentos.
Xuntos decidimos considerar o máximo central como dobre, xa que logo, para minimizar o erro, medimos a distancia entre sete mínimos consecutivos e despois dividiron entre 6 segmentos.
Aplicaron a fórmula e obtiveron o grosor de cabelo en metros.
A continuación tivemos un interesante debate sobre ordes de magnitude… que unidade para expresar o grosor sería a máis axeitada? Dubidaron un momento e dixéronme que micras mellor que mm, ok!
De seguido buscaron na Wikipedia o grosor medio dun cabelo humano… e chegou con observar a súa reacción para comprender o seus sorrisos: o valor obtido de 106 micras axustábase no intervalo!
Foi unha experiencia didáctica marabillosa, divertida e cos alumnos completamente entregados, a pesar de estar na semana de exames.
Marcelino José Veiguela Fuentes
Profesor de Física y Química en el IES Ribeira do Louro
“XuvenCiencia na Aula” e “XuvenCiencia para Profesorado” son parte do proxecto “XuvenCiencia – Fago, logo aprendo” que conta coa colaboración da Fundación Española para a Ciencia e a Tecnoloxía – Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades ( FECYT).
One Response