Conteo de Fotones. Cuando se quiere medir luz de intensidad extremadamente baja ya no se puede utilizar un medidor de intensidad común y corriente. Cuando se tienen flujos de algunos fotones por segundo, la medición se debe realizar con un fotomultiplicador, capaz de contar fotones individuales. El tipo de fuente que genera esos fotones suele definir la estadística de llegada de los mismos (cuántos llegan por unidad de tiempo).

Conceptos: fuente térmica y pseudo-térmica, fotomultiplicador, análisis estadístico, cuentas oscuras y ruido.

Experimental: medición de flujos de luz extremadamente bajos, simulación de fuente térmica, familiarización con equipos de detección y conteo de eventos, características y limitaciones.

Guía, Paper1, Paper2, Paper3, PMT_hoja_técnica, Guía_del_fabricante

Paper para exponer: Kuusela2017 Measurement of the second-order coherence of pseudothermal light

Pinzas ópticas. Las pinzas ópticas son un invento revolucionario para las prácticas de manipulación de partículas pequeñas en general. En esta práctica se propone utilizar un dispositivo modular de pinzas ópticas que permite atrapar, solamente con luz, a partículas pequeñas sumergidas en un fluido. Deberán alinear el sistema de pinzas y el microscopio, preparar muestras adecuadas y conseguir atrapar micropartículas.

Conceptos: movimiento browniano, fuerzas viscosas, impulso lineal de la luz, fuerza de trampa, impresión de nano/micropartículas.

Experimental: preparación de muestras. armado y alineación de un microscopio y un sistema de pinza óptica adosado, manipulación de micropartículas.

Guía, Dispositivo de Thorlabs

Paper para exponer: Simons1992 Escape and Synchronization of a Brownian Particle

Espectroscopía difractiva. La espectroscopia es uno de los pilares básicos del conocimiento en física atómica y molecular. En esta práctica se miden de forma directa los espectros de emisión de diferentes átomos y moléculas en fase gaseosa (tubos de descarga). Se examinan los niveles de energía cuantizados de varios átomos y moléculas en fase gaseosa que se encuentran contenidos en tubos de descarga. Validez del modelo de Bohr para el hidrógeno, estimación del valor de la constante de Rydberg, estudio del acoplamiento spin-órbita y estimación de la carga nuclear efectiva en Na.

Conceptos: transiciones electrónicas, espectro de emisión de un gas, monocromador de Czerny-Turner.

Experimental: manipulación de un difractómetro, un monocromador y un PMT (fotomultiplicador)

Guía (ignorar espacios en blanco), Redes y monocromadores,
Espectrómetro de Thorlabs, Base de Datos de Líneas Espectrales (NIST),
Paper Carga Efectiva, Paper emisión atómica, Paper FRET
Guía films delgados, Información adicional para la guía de films

Paper para exponer: Liu2007 Extinction coefficient of gold nanoparticles

Espectroscopía Láser. Estudio de la emisión atómica de gases de átomos alcalinos usando espectroscopía atómica de alta resolución. Estudio de isótopos del Rubidio. Espectroscopía de absorción. Método DAVS (espectroscopía de vapor atómico dicroico).

Comentarios y referencias para entender la práctica
DAVS_thorlabs, corwin_1998
manual_controlador_laser, manual_programador_controlador_laser

Extras: TeachSpin_Manual_Rubidium, Tesis_Noelia_Fernandez, rubidium85numbers, rubidium87numbers.

Paper para exponer: Libbrecht2006 Interferometric measurement of the resonant absorption and refractive Index in rubidium gas

Láser. En esta práctica se armará un láser a partir de sus tres componentes fundamentales: un sistema de bombeo (en este caso luz roja), un medio amplificador (en este caso un cristal, cuya transición electrónica de uno de sus niveles es la fuente de determina la frecuencia del láser) y un sistema de realimentación (dos espejos, los cuales sirven para re-excitar el cristal con los fotones emitidos). Uno de los espejos tiene una transmitancia no nula para poder observar el fenómeno de “laseo”.

Conceptos: principios de funcionamiento, curva de eficiencia, Condiciones de estabilidad en cavidades resonantes y características principales de un láser de Nd:YAG.

Experimental: alineación de cavidad de oscilación, medición de perfil de modos transversales, doblado de frecuencia, uso de placa fluorescente.

Guía,  Notas sobre el diodo de bombeo,   Otras cavidades

Apunte en inglés del Prof Dickmann

Scripts Medidores de Potencias

Paper para exponer: Perkins1986 Efficient second-harmonic generation in KTP crystals

Fluidos. En esta práctica se generan y analizan vórtices en agua. Usarán una cámara y un software de seguimiento (tracking) para determinar el campo de velocidades de un flujo y derivar su vorticidad. El objetivo es caracterizar un vórtice en función de distintos parámetros, como por ejemplo la densidad del fluido, y también estudiar los efectos de borde dados por variar el tamaño y la forma del recipiente o la profundidad del líquido. Por otra parte, se propone el estudio de otros tipos de flujos como flujo plano.

Conceptos: dinámica de fluidos, campo de velocidad.

Experimental: uso de agitador magnético, preparación de soluciones, métodos de trackeo, detección y análisis de imágenes.

Guía 1: una partícula trazadora, Guía 2: múltiples partículas trazadoras, tutorial de PIVlab

Paper para exponer: Aboelkassem2005 Viscous dissipation of Rankine vortex profile in zero meridional flow

Nuclear. El estudio de la radiación está fuertemente ligado a su interacción con la materia y en esta práctica se utilizan detectores de centelleo para analizar diversas fuentes radiactivas. Este detector de NaI(Tl) permite obtener espectros de rayos gamma de los distintos elementos radiactivos disponibles en el laboratorio (207Bi, 137Cs, 133Ba y 60Co).

Conceptos: efecto Compton, efecto fotoeléctrico y creación de pares electrón-positrón, efectos relativistas, estadística del decaimiento radiactivo, alta tensión, fotomultiplicador, fuentes radioactivas.

Experimental: manejo y utilización de detectores de centelleo, multicanales.

Guía I, Guía II: estadística

Experimentos de ORTEC. Van a encontrar información relevante y complementaria en los experimentos 3, 10 y 13 (Gamma-Ray Spectroscopy Using NaI(Tl), Compton Scattering, Gamma-Gamma Coincidence with Angular Correlation)

Paper para exponer: Lee2022 Study on NaI(Tl) crystal at −35 °C for dark matter detection

Descarga Glow. En esta práctica se estudian descargas luminiscentes en un gas, es decir, plasma generado por una gran diferencia de voltaje entre dos electrodos. Bajo las condiciones correctas se pueden determinar diferentes regiones de la descarga y estudiar dependencias con la presión, la diferencia de potencial y la distancia entre electrodos.

Conceptos: ionización, vacío, alto voltaje, descargas luminiscentes.

Experimental: Medición de alta tensión, presión, perfil de intensidades de una descarga eléctrica luminiscente. Confección de curvas características I-V y curvas de Paschen.

Guía, Descripción detallada de la descarga, Apunte auxiliar (Donald E. Scott, en inglés)

Paper para exponer: Mathew2017 Study on the characteristics of Hysteresis Loop and Resistance of Glow Discharge Plasma using Argon Gas

Efecto fotoeléctrico. En esta práctica se propone que observen el efecto fotoeléctrico y obtengan experimentalmente el cociente h/e y la función trabajo de un material. Para ello se cuenta con un fototubo que contiene un cátodo metálico y un ánodo. Cuando se incide con radiación electromagnética de determinada energía sobre el cátodo, se produce la emisión de fotoelectrones hacia el ánodo, la cual puede ser medida en forma de corriente eléctrica.

Conceptos: medición sincrónica, fotoemisión, función trabajo.

Experimental: observación de efecto fotoeléctrico, medición de función trabajo, constante de Planck, potenciales de contacto y frecuencia de corte. Se propone la detección sincrónica como método de medición.

Guía,    Guía con apunte de LockIn

Monocromador Winkel-Zeiss, Fotocelda Pressler distribuida por Leybold,

Paper para exponer: Fowler1931 The analysis of photoelectric sensitivity curves for clean metals at various temperatures

Nota. Las prácticas de Cristales sónicos, Verdet y AFM no están disponibles en esta cursada.