Desarrollo de un módulo experimental de difracción de la luz para un laboratorio de física controlado de forma remota/Development of an experimental module of light diffraction for a physics laboratory remotely controlled

Abstract

RESUMENEste documento presenta el diseño e implementación de un módulo experimental de difracción de la luz para un laboratorio remoto, donde se propone un método novedoso para encontrar las distancias del máximo central a los mínimos secundarios del patrón de difracción utilizando las herramientas que proporciona el procesamiento digital de imágenes y la visión por computador. Para la construcción del módulo se utilizó un diodo láser rojo de punto con longitud de onda de 650nm y un sistema de tres rendijas simples y una circular. Para la adquisición de los datos experimentales se utilizó una cámara web Microsoft LifeCam Studio para realizar la captura del patrón de difracción. El software empleado fue LabVIEW TM que se encarga de la captura, el procesamiento y la comunicación entre el servidor y la interfaz. Además, se contactó a la Institución Educativa Matecaña del municipio de Pereira, donde los estudiantes de grado diez y once y los docentes del área de física realizaron el laboratorio en sus salas de sistemas utilizando las TICs como herramientas educativas para el desarrollo de esta práctica. El error en la medición de cada una de las rendijas no supera el 5%.Palabras clave: Difracción de la luz; Laboratorio remoto; Procesamiento digital de imágenes; Rendijas; TICs. ABSTRACTThis paper presents the design and implementation of an experimental module diffraction of light to a remote laboratory, where a new method is proposed to find the distances from the central maximum to the secondary minimum of the diffraction pattern using the tools provided by digital image processing and computer vision. For the construction of the module has been used a red dot laser diode with 650nm wavelength and a system of three single slits and a circular slit. For the acquisition of experimental data a webcam Microsoft LifeCam has been used to capture the diffraction pattern. The software used was LabVIEW TM which is responsible for the capture, processing and communication between the server and the interface. Furthermore, the Institución Matecaña, an Educational Institution from the municipality of Pereira, implemented the laboratory in their computer rooms by students from tenth and eleventh grade and teachers of the areas of physics, using TICs as educational tools for the development of this practice. The error in the measurement of each of the slits does not exceed 5%.

Uso de un osciloscopio para medir la longitud de onda de un diodo láser por difracción de la luz

“…Los paradigmas de la enseñanza experimental han evolucionadoínfimamente; o en su defecto el uso de tecnología ha ocasionado un salto extremo. En el primer caso, los experimentos de más de un siglo [1][2][3][4][5] se siguen desarrollando sin cambio alguno; y los modernos emplean herramientas tales como computadoras [6], que para la mayoría de los estudiantes y profesores, son cajas negras; es decir, solo se presionan botones para obtener resultados. Son estos paradigmas de la enseñanza que motivaron a desarrollar una práctica desarrollada comúnmente en los laboratorios deóptica.…”

“…Algunas de las más comunes son la de Fresnel por aberturas circulares, difracción producida por una sola rendija, e interferencia producida por una doble rendija o bien conocido como el experimento de Young, entre otras. [4][5].…”

“…El fenómeno de difracción sucede cuando una luz incide sobre una rejilla cuyo ancho de la apertura (a) sea igual o menor a la longitud de onda de la luz (λ) [2][3][4][5][6][7][8]. En la Fig.…”