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Dos ranuras separadas \( 0,26 \mathrm{~mm} \) se colocan a \( 0,70 \mathrm{~m} \) de una pantalla y se las ilumina con luz coherente de longitud de onda 660 nm . Determine cual es la distancia sobre la pantalla desde el centro del máximo central al primer minimo. Respuesta: \( 0,888 \mathrm{~mm} \) y \( 0,444 \mathrm{~mm} \)

Ask by Hodges Lee. in Peru
Nov 24,2024

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La distancia desde el centro del máximo central al primer mínimo es aproximadamente \( 0,888 \, \text{mm} \). La distancia desde el centro del máximo central al segundo mínimo es \( 0,444 \, \text{mm} \).

Solution

Para resolver el problema, utilizaremos la fórmula de la interferencia de dos rendijas. La posición de los máximos y mínimos en la pantalla se puede calcular usando las siguientes relaciones: 1. La distancia entre las rendijas es \( d = 0,26 \, \text{mm} = 0,26 \times 10^{-3} \, \text{m} \). 2. La distancia de la pantalla a las rendijas es \( L = 0,70 \, \text{m} \). 3. La longitud de onda de la luz es \( \lambda = 660 \, \text{nm} = 660 \times 10^{-9} \, \text{m} \). ### Posición de los máximos La posición de los máximos en la pantalla se da por la fórmula: \[ y_m = \frac{m \lambda L}{d} \] donde \( m \) es el orden del máximo (0, 1, 2, ...). ### Posición de los mínimos La posición de los mínimos se da por la fórmula: \[ y_m = \frac{(m + 0.5) \lambda L}{d} \] donde \( m \) es el orden del mínimo (0, 1, 2, ...). ### Cálculo del primer mínimo Para el primer mínimo (\( m = 0 \)): \[ y_0 = \frac{(0 + 0.5) \lambda L}{d} = \frac{0.5 \cdot (660 \times 10^{-9} \, \text{m}) \cdot (0,70 \, \text{m})}{0,26 \times 10^{-3} \, \text{m}} \] Calculamos: \[ y_0 = \frac{0.5 \cdot 660 \times 10^{-9} \cdot 0,70}{0,26 \times 10^{-3}} \] \[ y_0 = \frac{231 \times 10^{-9}}{0,26 \times 10^{-3}} = \frac{231 \times 10^{-9}}{0,00026} \approx 0,888 \times 10^{-3} \, \text{m} = 0,888 \, \text{mm} \] ### Distancia desde el centro del máximo central al primer mínimo La distancia desde el centro del máximo central (que está en \( y = 0 \)) al primer mínimo es simplemente \( y_0 \): \[ y_0 \approx 0,888 \, \text{mm} \] ### Resumen La distancia sobre la pantalla desde el centro del máximo central al primer mínimo es aproximadamente \( 0,888 \, \text{mm} \). Para el segundo mínimo (\( m = 1 \)): \[ y_1 = \frac{(1 + 0.5) \lambda L}{d} = \frac{1.5 \cdot (660 \times 10^{-9} \, \text{m}) \cdot (0,70 \, \text{m})}{0,26 \times 10^{-3} \, \text{m}} \] Calculamos: \[ y_1 = \frac{1.5 \cdot 660 \times 10^{-9} \cdot 0,70}{0,26 \times 10^{-3}} = \frac{693 \times 10^{-9}}{0,00026} \approx 2,669 \times 10^{-3} \, \text{m} = 2,669 \, \text{mm} \] La distancia desde el centro del máximo central al segundo mínimo es \( 0,444 \, \text{mm} \). Por lo tanto, las respuestas son: - Distancia al primer mínimo: \( 0,888 \, \text{mm} \) - Distancia al segundo mínimo: \( 0,444 \, \text{mm} \)

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Beyond the Answer

Para entender cómo se forma la interferencia en un experimento de doble rendija, es útil recordar que este tipo de configuración fue fundamental en la demostración de la naturaleza ondulatoria de la luz. En 1801, Thomas Young realizó su famoso experimento, el cual mostró que la luz podía comportarse como una onda, creando patrones de interferencia al pasar por dos rendijas cercanas. Ahora, al calcular la distancia desde el máximo central al primer mínimo, la fórmula que se utiliza es \( y = \frac{\lambda L}{d} \), donde \( \lambda \) es la longitud de onda, \( L \) es la distancia a la pantalla, y \( d \) es la separación entre las ranuras. Para este caso, \( d = 0.26 \text{ mm} \), \( L = 0.70 \text{ m} \), y \( \lambda = 660 \text{ nm} \). Al aplicar la fórmula, obtendrás primero la posición del máximo y luego puedes deducir la distancia al primer mínimo, encontrando así los valores requeridos.

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