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Experimentos de coherencia espacial con una fuente formada por un láser y un difusor giratorio
Experiments on spatial coherence using a source consisting in a laser and a rotating diffuser
SAMUEL SILVAN GALLEGOS
HECTOR MANUEL ESCAMILLA TAYLOR
ALMA GEORGINA NAVARRETE ALCALA
Acceso Abierto
Atribución
Coherencia espacial, Experimento de Young, Pantalla de fase aleatoria
Pantalla de fase aleatoria, coherencia espacial, Experimento de Young, Experimento de doble paso
En esta tesis se lleva a cabo un estudio experimental y teórico de dos configuraciones ópticas que utilizan iluminación parcialmente coherente provista por una fuente artificial formada por un láser y un difusor giratorio. La coherencia tratada es la espacial. En la primera etapa del trabajo se realizó el experimento de Young de la doble rendija para controlar la visibilidad de las franjas variando los parámetros de la fuente. Se hizo también un estudio teórico del patrón de difracción obtenido al variar el tamaño de la fuente. El método utilizado en el análisis teórico difiere del tratamiento clásico basado en la teoría de coherencia parcial. En el trabajo experimental realizado se varió la coherencia espacial de la iluminación sobre un rango muy amplio que permitió obtener desde franjas con máxima visibilidad hasta lograr la desaparición de las franjas. En la segunda etapa del trabajo se llevó a cabo un estudio del fenómeno de retroesparcimiento reforzado con iluminación parcialmente coherente (coherencia espacial) en una configuración de doble paso formada por un difusor y un espejo. Se hizo también un análisis teórico del fenómeno con esta configuración utilizando la teoría escalar del difracción, así como la teoría de la pantalla de fase aleatoria para describir la propagación de la luz de ida y regreso a través del difusor. Se realizaron experimentos para estudiar la evolución de la señal de retroesparcimiento reforzado al variar el tamaño de la fuente y se obtuvo una señal que variaba desde la forma obtenida con una fuente puntual hasta que prácticamente se extinguía. Al aumentar el diámetro de la fuente secundaria la señal se iba ensanchando e iba disminuyendo en altura. En general, los resultados teóricos describen bien el comportamiento experimental observado, aunque con diferencias cuantitativas en algunos casos.
In this thesis, an experimental and theoretical study of two optical configurations that employ spatially partially coherent illumination is carried out using an artificial source formed by a laser and a rotating diffuser. In the first part of this work, Young’s double slit experiment is carried out to control the fringe visibility by varying the parameters of the source. A theoretical study of the diffraction pattern observed is also made. The method employed in the theoretical analysis differs from the classical one based on the theory of partial coherence. In the experimental work, the spatial coherence of the illumination was varied over an extended range, allowing for the observation of fringes ranging from those with maximum visibility to vanishing ones. In the second part of this work, a study of the phenomenon of enhanced backscattering with spatially partially coherent illumination, in a double-passage configuration consisting in a diffuser and a mirror, is carried out. A theoretical analysis of this phenomenon in this configuration is also made, using scalar diffraction theory, as well as random-phase screen theory to describe the forward and backward propagation through the diffuser. Experiments were carried out to study the evolution of the enhanced-backscattered signal as the size of the source varied, obtaining a signal that changed from the one obtained with a point source to one that was practically extinguished. As the size of the source increased, the signal widened and lost height. In general, the experimental behavior observed is well described by the theory, although not with accurate agreement in some cases.
2017
Tesis de maestría
Español
Silván Gallegos, 2017. Experimentos de coherencial espacial con una fuente formada por un láser y un difusor giratorio. Tesis de Maestría en Ciencias en Óptica. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 89 pp.
OPTICA FÍSICA
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