¿Cómo medir el ángulo del haz de luz de una luz?

Midiendo el ángulo de dispersión de un haz de luz: Una guía práctica

Determinar el ángulo de un haz de luz, o más precisamente, su ángulo de dispersión, es crucial en diversas aplicaciones, desde la alineación de láseres en cirugía hasta el diseño de sistemas de iluminación. A diferencia de lo que pueda parecer inicialmente, no se trata simplemente de medir un ángulo con un transportador. La medición precisa requiere un enfoque más sistemático, considerando la naturaleza gradual de la atenuación de la intensidad lumínica en los bordes del haz.

El método más común para determinar el ángulo del haz es mediante la medición del ángulo de anchura completa a la mitad del máximo (FWHM, por sus siglas en inglés). Este método se centra en la intensidad de la luz y proporciona una medida consistente y reproducible.

Materiales necesarios:

• Sensor de luz (fotómetro): Necesitarás un sensor capaz de medir la intensidad luminosa con precisión. Un sensor fotoeléctrico o un luxómetro calibrado son opciones ideales. La precisión del sensor influirá directamente en la precisión de la medición.
• Soporte y desplazamiento preciso: Para mover el sensor de manera controlada y registrar la posición precisa. Un soporte óptico con un micrómetro o un sistema de desplazamiento lineal de alta precisión son ideales.
• Fuente de luz: La luz cuyo ángulo de haz se va a medir. Es fundamental que la fuente de luz sea estable durante la medición.
• Regla o cinta métrica: Para medir las distancias.
• Software de análisis de datos (opcional): Para procesar los datos de intensidad y obtener un gráfico para una mejor visualización y cálculo del FWHM.

Procedimiento:

1. Posicionamiento inicial: Coloque el sensor de luz a una distancia considerable de la fuente de luz, asegurándose de que el sensor esté ubicado directamente en el centro del haz. Registre la intensidad luminosa máxima (I_max). La distancia elegida afectará a la precisión de la medida, siendo distancias mayores generalmente preferibles para haces más angostos.

2. Desplazamiento lateral: Mueva el sensor lateralmente, perpendicular al eje del haz, registrando la intensidad luminosa (I) en intervalos regulares. Es recomendable realizar múltiples mediciones en cada punto para minimizar el error.

3. Determinación del 50% de la intensidad máxima: Una vez obtenidos los datos de intensidad, determine el punto en el que la intensidad es la mitad de la intensidad máxima (I_max/2). Esto suele requerir interpolación entre los datos medidos. Realice este procedimiento en ambos lados del centro del haz.

4. Cálculo del FWHM: La distancia entre los dos puntos donde la intensidad es I_max/2 representa la anchura a la mitad del máximo. Para obtener el ángulo FWHM, se utiliza la siguiente fórmula:

   *FWHM (ángulos) = 2 arctan(anchura a la mitad del máximo / distancia al sensor)**

Donde:

• anchura a la mitad del máximo: Distancia entre los dos puntos donde la intensidad es I_max/2.
• distancia al sensor: Distancia entre la fuente de luz y el sensor.

Consideraciones adicionales:

• La precisión de la medición depende de la precisión del equipo utilizado y la estabilidad de la fuente de luz.
• El ambiente de la medición debe estar controlado para evitar interferencias externas que afecten la intensidad de la luz.
• Para haces muy estrechos, puede ser necesario el uso de óptica adicional para ampliar el haz y facilitar la medición.

Este método proporciona una medida precisa del ángulo de dispersión del haz de luz. Recuerda que la precisión de la medición depende de la calidad de los instrumentos y del cuidado en la ejecución del procedimiento. La repetición de la medición varias veces mejora la fiabilidad del resultado.