Desde hace varios años venimos desarrollando un conjunto de actividades destinadas a la divulgación de la Ciencia y a la promoción de las titulaciones de ciencias en diversos niveles de ESO y Bachillerato. En particular participamos en el programa Salamanca Ciudad de Saberes del Ayuntamiento de Salamanca, organizando la actividad titulada “Laboratorio de Láseres” en la Facultad de Ciencias. Actualmente la actividad es organizada desde el grupo de estudiantes de óptica OSAL (Student Chapter de la Optical Society of America en la Universidad de Salamanca).
Esta actividad, orientada a alumnos de 4º de la ESO y 2º de Bachillerato, consta de dos partes. En la primera, se imparte a los alumnos un breve seminario sobre Láseres, tratando de forma muy sencilla sus fundamentos y aplicaciones, así como curiosidades de ese campo (experimentos, records de potencia, etc). El seminario es impartido en un aula del Edificio Trilingüe. En la segunda parte se baja al los laboratorios de docencia de Óptica y se muestran experiencias sencillas con láseres y otras fuentes de luz que permiten conocer efectos ópticos relevantes. Son experiencias visuales que ayudan a comprender muchos efectos ópticos que se observan en la naturaleza o que son utilizados en dispositivos de la vida cotidiana.
A continuación mostramos una colección de imágenes de efectos ópticos, tomadas en algunas de las experiencias que se muestran a los alumnos.
1) Refracción y reflexión en un prisma. Reflexión total
Incidimos con un láser violeta (405 nm) en un prisma de vidrio colocado en una plataforma giratoria. Variando el ángulo de incidencia cambia la propagación dentro del prisma pudiendo observar reflexión total o reflexión interna por debajo del ángulo límite. El haz se ve en el vidrio gracias a la fluorescencia que se induce a esa longitud de onda.
2) Refracción y reflexión en una cubeta de agua. Reflexión total
Una cubeta transparente llena de agua permite observar el fenómeno de reflexión interna y reflexión total. Las partículas de suciedad en suspensión dispersan el haz del láser y se puede ver perfectamente la trayectoria del haz. Utilizamos un láser de 532 nm y otro de 405 nm.
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3) Fluorescencia en líquidos
Los láseres violeta inducen fluorescencia en muchos materiales. En dos recipientes introducimos agua y tónica respectivamente. Se observa fluorescencia en la tónica gracias a la quinina que contiene.
4) Experimento de Young
En el experimento de Young se estudia la interferencia de dos fuentes de luz coherentes. Nosotros lo implementamos con una rendija estrecha y un biprisma de fresnel. El experimento se puede realizar con luz blanca (izquierda) o monocromática (derecha).
5) Difracción por iris circular
La difracción es un fenómeno ondulatorio que ocurre cuando limitamos espacialmente un onda. Su efecto es más evidente a medida que el tamaño del obstáculo se acerca a la longitud de onda de la onda. En nuestros experimentos, se estudia la difracción en distintos tipos de obstaculos, orificios circulares, rendijas, etc. En la imagen un orificio circular es iluminado por un haz láser. Se observa el patrón de difracción proyectado en una pantalla. Empleamos un láser de 532 nm y un láser de 633 nm (He-Ne).
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6) Guía de ondas
Una forma sencilla de entender la propagación de la luz en guías de onda es por reflexión total en las paredes de la guía. Esto se visualiza en una guía grande de material orgánico iluminada con cualquier tipo de láser.
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7) Espectroscopía de luz blanca en un prisma
La descomposición espectral de la luz se puede observar de diversas formas, bien con elementos refractivos como prismas o con elementos difractivos tipo red de difracción. Con un prisma de vidrio la diferencia de índices de refracción para las distintas longitudes de onda provoca la separación angular de los colores. En nuestro montaje utilizamos un espectrogoniómetro al que hemos acoplado una cámara CCD para obtener esta fotografía.
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La imagen muestra el espectro de un LED de luz blanca a través de un prisma de BK7.
8) Difracción por una red bidimensional
Un patrón periódico de puntos micrométricos grabados en un medio transparente produce difracción de un haz en forma de haces secundarios (órdenes de difracción). En función del patrón grabado, cambia la estructura del haz difractado.
