Banco soporte de experiencias Físico-Ópticas.

1. Banco soporte experiencias físico-ópticas orientado a la enseñanza de la interacción radiación-materia así como carácter ondulatorio de la luz caracterizado por el hecho de que comprende: una estructura principal rígida para albergar el resto de elementos, dos fuentes de luz independientes una monocromática 405nm y otra policromática

(bombilla de resistencia), dos polarizadores lineales, juego de lentes divergente, convergente y colimadora, un orificio de geometría fácilmente identificable, un diafragma circular, dos prismas para refracción idénticos, tubo de ensayo traslúcido, cubeta translucida para análisis, vidrios divisores de haz, una rendija o apertura y una doble rendija de aperturas idénticas.

2. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado porque las paredes laterales del perímetro de la estructura principal serán transparentes, salvo unos centímetros de altura sobre la base que serán opacos, a modo de bañera en concepto de seguridad.

3. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por un soporte para uno de los polarizadores (2ª posición) debidamente articulado permitiendo la rotación del mismo, al menos 0º-90º.

4. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el hecho de que la celda de análisis será perfectamente transparente y de medida mayor de lo común y suficiente para permitir apreciar el efecto de esparcimiento (scattering) al paso de la luz.

5. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el empleo de un tubo de ensayo de base en forma de menisco y cuyo índice de refracción permita encontrar, para 405nm, un ángulo crítico considerablemente alejado de la incidencia rasante y que contendrá una solución con presencia de moléculas con resonancia para los 405nm de iluminación, permitiendo así, la visualización del haz.

6. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el hecho de que el soporte de la ranura única debe permitir la debida regulación del ancho de la misma de forma tal que sea posible el ajuste del patrón de difracción observado con carácter didáctico.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201500387.

Solicitante: ARROYO DEL SAZ, David.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ARROYO DEL SAZ,David.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD;... > MATERIAL EDUCATIVO O DE DEMOSTRACION; MEDIOS DE ENSEÑANZA... > Modelos para usos científicos, médicos o matemáticos,... > G09B23/22 (para la óptica)
google+ twitter facebookPin it
Banco soporte de experiencias Físico-Ópticas.

Fragmento de la descripción:

polarización de la luz, espectro electromagnético, refracción-reflexión, efecto de lentes, scattering/esparcimiento, fenómeno de difracción (Aprox. Fraunhofer) e interferencia provocada por una doble rendija (interferómetro de Young) ambos relacionados con la coherencia óptica; y todos ellos dotados de considerable interés científico. Gracias a una determinada distribución de los elementos del equipo y al empleo de unas pequeñas lentes divergentes reducen en gran medida la distancia necesaria para la observación de los fenómenos predichos teóricamente. Por otro lado, la combinación de elementos que conforma el dispositivo, puede reducir considerablemente tanto los costes de producción, como en inversión en concepto de material educativo.

No considero de relevancia hacer especial referencia sobre los elementos de obtención de información pertenecientes al bloque 1: 1.3, 1.6 Y 1.7 de la figura adjunta dado que dependerá de la calidad de la información que se quiera obtener. Tampoco 10 es tratar sobre los anclajes y soportes de cada elemento del dispositivo, articulado o no, puesto que no surge problema técnico alguno al respecto.

DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA

La figura adjunta ofrece la vista superior (planta) de la invención, de la que a continuación, se describirán brevemente ciertos aspectos:

Bloque 1:

• En esta sección de verán reflejados: Concepto de polarización de la luz, fenómeno de scattering (efecto Rayleigh) provocado por la muestra contenida en la celda, así como su espectro de absorción/emisión tras atravesar la misma. Los elementos utilizados son: fuente de iluminación policromática, polarizadores o equipo electrónico para medida del grado de polarización y dos dispositivos de observación de espectro electromagnético digitales o no, según se desee.

Bloque 2:

• Consta de: iluminación láser monocromático coherente, elemento divisor de haz, una apertura circular/rendija, una pequeña lente divergente y superficie de proyección. De la combinación de estos elementos se obtiene la distribución de intensidad que evidencia el concepto de difracción.

Bloque 3: F.OEPM02/06/2015F.EfectivaNº solicitud02/06/2015

• Análogo al bloque 2 sustituyendo la abertura por una doble rendija que provoca, sobre la pantalla de proyección, la distribución de intensidad consistente con el fenómeno de interferencia. La combinación de elementos en conjunto constituye lo conocido como interferómetro de Young.

Bloque 4:

• Formado por: pequeña apertura con forma determinada, una pequeña lente convergente, diafragma (apertura circular) y superficie de proyección. La combinación de los elementos permite el paso de luz por la apertura del diafragma proyectando la imagen rotada sobre la superficie posterior.

DESCRIPCIÓN DE FORMA DE REALIZACIÓN

Todos los bloques y elementos detallados a continuación estarán contenidos y acoplados a una estructura principal que tendrá, esencialmente, forma geométrica cuadrada. Con respecto al material de la estructura se usará el más versátil, ligero y resistente posible ya sea metálico o no.

Bloque 1:

• 1.1-Apertura: Consiste en una ventana o apertura movible dispuesta con la finalidad de permitir la utilización del bloque 1 con luz natural si las condiciones de iluminación externas lo permiten.

• 1.2-Fuente: Se trata de un recinto rectangular de paredes internas reflectantes que alberga un anclaje para fuente de luz poli cromática. El recinto dispone de aberturas laterales que permiten el paso de luz para su posterior tratamiento así como una "puerta" que permita cambios y maniobras en la fuente de luz.

• 1.3-Polímetro: Esencialmente se trata de colocar un dispositivo que permita la observación del fenómeno de la polarización de la luz procedente de la fuente 1.2 mediante la sucesión de polarizadores, multicapas de material refractante o incluso dispositivos electrónicos de medida más precisos.

• l.4-Celda: Es importante mencionar que las dimensiones de la cubeta son relevantes. El largo debe ser considerable, unos 6-7 cm de forma que el efecto del esparcimiento sea apreciable en 1.6. Las dimensiones del ancho y alto estarán en tomo a 4 y 2 cm respectivamente pero no tienen gran importancia para la finalidad del dispositivo. F.OEPM02/06/2015F.EfectivaNº solicitud02/06/2015

• 1.5-Carcasa: Será de material opaco y dispuesta con el objetivo de evitar la contaminación sobre el efecto de scattering en 1.6 debido a la filtración de luz que proceda de forma directa de la fuente 1.2 es decir, sin incidir sobre la celda 1.4.

• 1.6-Espectrómetro: Como se mencionó anteriormente, los equipos de medida del espectro electromagnético 1.6 y 1.7 no son relevantes, dependerán de la precisión que se quiera obtener. Puesto que, una de las aplicaciones del dispositivo es la enseñanza, resultará conveniente ofrecer con claridad, al menos, la parte visible del espectro. Esto puede lograrse con redes de difracción u otros dispositivos del mismo carácter.

Bloque 2:

• 2.1-Diodo láser: El equipo incorpora una fuente de luz láser monocromática perteneciente al espectro visible (350-750 nm) con potencia suficiente para que la intensidad, tras las sucesivas divisiones del haz 2.2 y 3.1 sea suficiente como para generar un patrón visible en cada superficie de proyección 2.6, 3.4 Y 4.4. Ésto no supondrá problema técnico alguno puesto que existe gran cantidad de dispositivos capaces de ofrecer las prestaciones solicitadas. Considérese que el haz emitido deberá viajar siempre paralelo a la estructura principal de anclaje.

• 2.2-Divisor de Haz: Consiste en un vidrio transparente conocido en inglés como beam splitter que refleja cierto % de la intensidad de la onda incidente transmitiendo la restante. Con la orientación adecuada resultan dos haces viajando en diferentes direcciones y que darán lugar a fenomenologías diferentes. Se orientará el divisor de haz tal que el haz reflejado incida de forma normal sobre la apertura 2.4 mientras el transmitido lo haga sobre el siguiente divisor de haz 3.1.

• 2.3-Pliegue periférico: El inventor considera conveniente incorporar al dispositivo un pequeño pliegue, a modo de barrera, de unos 2cm de altura en concepto de seguridad. Gracias a la mencionada protección se garantiza que la onda procedente del diodo jamás abandone el recinto

que comprenden los bloques 2, 3, Y 4 indicados en la figura adjunta. F.OEPM02/06/2015F.EfectivaNº solicitud02/06/2015

• 2.4-Apertura circular/rendija: Con carácter docente, conviene incorporar una rendija articulada que permita modificar su apertura (aprox. 0, 1-0, 01 mm) permitiendo así apreciar su efecto sobre la distribución de intensidad en la superficie de proyección, es decir, el patrón de difracción predicho por la aproximación teórica de Faunhofer.

• 2.S-Lente divergente: El patrón de difracción generado en la abertura es recogido en la lente (1xlcm aprox.) de carácter divergente y proyectado a continuación, en la superficie posterior. El carácter divergente de la lente amplía considerablemente el tamaño de la información del espectro de frecuencias espaciales manteniendo intacta la distribución de intensidad predicha por la aproximación teórica como superposición de ondas planas. De esta forma se apreciará claramente el efecto considerado con un tamaño aproximado de 0, 2-0, 4 mm para el máximo central sobre la superficie de proyección 2.6. Es éste elemento que el inventor considerá de máxima relevancia permitiendo una cuantiosa reducción del espacio necesario para la apreciación de fenómenos relacionados con la coherencia óptica.

• 2.6-Superficie...

 


Reivindicaciones:

1. Banco soporte experiencias físico-ópticas orientado a la enseñanza de la interacción radiación-materia así como carácter ondulatorio de la luz caracterizado por el hecho de que comprende: una estructura principal rígida para albergar el resto de elementos, dos fuentes de luz independientes una monocromática 405nm y otra policromática (bombilla de resistencia), dos polarizadores lineales, juego de lentes divergente, convergente y colimadora, un orificio de geometría fácilmente identificable, un diafragma circular, dos prismas para refracción idénticos, tubo de ensayo traslúcido, cubeta translucida para análisis, vidrios divisores de haz, una rendija o apertura y una doble rendija de aperturas idénticas.

2. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado porque las paredes laterales del perímetro de la estructura principal serán transparentes, salvo unos centímetros de altura sobre la base que serán opacos, a modo de bañera en concepto de seguridad.

3. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por un soporte para uno de los polarizadores (2ª posición) debidamente articulado permitiendo la rotación del mismo, al menos 0º-90º.

4. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el hecho de que la celda de análisis será perfectamente transparente y de medida mayor de lo común y suficiente para permitir apreciar el efecto de esparcimiento (scattering) al paso de la luz.

5. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el empleo de un tubo de ensayo de base en forma de menisco y cuyo índice de refracción permita encontrar, para 405nm, un ángulo crítico considerablemente alejado de la incidencia rasante y que contendrá una solución con presencia de moléculas con resonancia para los 405nm de iluminación, permitiendo así, la visualización del haz.

6. Banco soporte de acuerdo con la reivindicación 1 y caracterizado por el hecho de que el soporte de la ranura única debe permitir la debida regulación del ancho de la misma de forma tal que sea posible el ajuste del patrón de difracción observado con carácter didáctico.