Laboratorio de Óptica

Enrique López Moreno (coordinador)
Marcela Dolores Grether González
Víctor Manuel Velázquez Aguilar

El Laboratorio de Óptica de la Facultad de Ciencias es el lugar donde los estudiantes de física aprenden las propiedades de la luz, realizando muy diversos experimentos. Estos experimentos cubren todos los aspectos clásicos, desde la concepción de la luz como rayos, propagación, formación de imágenes, instrumentos ópticos, metrología, y también en aspectos ondulatorios, en interferencia, difracción, polarización y holografía. Desde hace muchos años muy diversos experimentos que realizan los alumnos contemplan los aspectos más fundamentales de la luz, los cuales requieren la comprensión de su naturaleza electromagnética, como en el estudio experimental de las Fórmulas de Fresnel. Sin embargo, en la práctica de diversos experimentos, el estudiante es confrontado con fenómenos donde se manifiestan los efectos cuánticos que involucran a la luz,. Esto es así, por ejemplo en el manejo de láseres, producción y observación de líneas de emisión de diversos elementos atómicos, foto-detección, etc.

En áreas tales como la Espectroscopia Michelson-Fourier, Interferometría con Fases de Berry, Propiedades Ópticas en Cristales, nuestro grupo ha llevado a cabo proyectos de investigación, publicando una parte de estos trabajos en artículos arbitrados de investigación básica y docente. Los equipos e instrumental con que cuentan los estudiantes, son de la más alta calidad. Una parte muy valiosa de ellos, la hemos logrado gracias al desarrollo de tales proyectos, como es el de Sistema Computarizado Opto-Mecánico de Alta Precisión. El desarrollo de tesis relacionadas con estos proyectos, y dirigidas por miembros de nuestro grupo, o por los profesores que participan en este laboratorio como en el proyecto de Láseres y Optoelectrónica, ha sido y es un fruto de primera importancia.

Actividades

Actualmente el Laboratorio de Óptica inicia un nuevo plan de estudios de la licenciatura. En éste se logra duplicar el número de horas de trabajo en prácticas experimentales y consolidar años de esfuerzo por aumentar la calidad y precisión de los experimentos. Sin embargo, desde hace muchos años, hemos lanzado una iniciativa motivados por un enorme reto: incluir dentro del programa el tema de la Óptica Cuántica y áreas modernas como la interacción no-lineal luz-materia. Es difícil exagerar el papel e importancia de la luz como herramienta tecnológica en aparatos y en sí misma como fenómeno básico. Es una enorme fortuna para nuestro grupo el contar, y poder poner a la disposición para responder este reto, con tres nuevos laboratorios en el nuevo edificio de ciencias experimentales Tlahuizcalpan, estos son: Taller de Óptica Avanzada, Taller de Láseres, y el Taller de Luminiscencia. El equipamiento que se ha logrado, es totalmente nuevo y de la mejor calidad a nivel internacional. Esta será una de las piedras angulares donde esperamos se reúnan futuros investigadores y los mejores profesores para contribuir en la noble tarea del conocimiento.

Deseamos así seguir contando con el entusiasmo y valioso aporte de los jóvenes estudiantes de la licenciatura, con los de los posgrados, con los investigadores y profesores, para unir al crecimiento material el crecimiento humano, siempre más valioso.

Investigación

Actualmente, se llevan a cabo dos proyectos de investigación en este laboratorio:

• Transiciones de Fase de Forma en Modelos Algebraicos del Núcleo y en Óptica Cuántica
• Superconductividad y gases cuánticos en d>0 dimensiones

Breve descripción de los proyectos:

Transiciones de Fase de Forma en Modelos Algebraicos del Núcleo y en Óptica Cuántica

Esta investigación estudia las transiciones de fase de forma en modelos algebraicos. Los Hamiltonianos corresponden al Modelo de Bosones Interactuantes (IBM), al modelo Consistente en Q de Casten, y al Modelo de Meshkov-Glick-Lipkin, tratados en Física Nuclear. En Óptica Cuántica, el Modelo de Dicke constiruye también un Hamiltoniano algebraico. Estos modelos tienen más en común de lo que es evidente. Cada uno es el prototipo de una clase extensa de Hamiltonianos para Modelos Colectivos; además, exhiben propiedades críticas estrechamente análogas. Las transiciones de fase en la forma de los núcleos atómicos, ha sido un tema de gran interés desde hace tiempo, y recientemente se ha colocado de nuevo en una frontera en los estudios de estructura nuclear. Particularmente, la posibilidad de la existencia de nuevas simetrías que pudieran describir los núcleos atómicos en puntos críticos, ha ocupado una atención creciente. En Óptica Cuántica, el modelo de Dicke ha sido una herramienta muy útil en la comprensión del láser. Las transiciones de fase de forma en física nuclear, se relacionan con la deformación del estado base, la cual se puede describir adecuadamente por medio de los tres ángulos de Euler que definen la orientación en el espacio del núcleo deformado, más las variables de deformación cuadrupolar, (b, g), que definen la forma del elipsoide. El modelo IBM del núcleo es un modelo algebraico el cual nos permite tratar con un número finito de nucleones, dentro de lo que se denomina el problema de muchos cuerpos. En este modelo hemos determinado las propiedades de las formas y su estabilidad, dependiendo solamente de dos parámetros esenciales, (r2, r1). La Separatriz dentro este espacio fue determinada.

En Óptica Cuántica, el laser es extremadamente útil como un sistema lejos de equilibrio, el cual exhibe transiciones de fase si la energía se bombea más rápidamente que el proceso de relajación atómica. Estamos interesados particularmente en la descripción del estado estacionario laser, así como sus estados de biestabilidad y multiestabilidad. También, en otros aspectos, buscamos un mejor entendimiento del fenómeno de compresión de estados de luz (squeezzing).

Superconductividad y gases cuánticos en d>0 dimensiones

Experimentalmente se han encontrado superconductores orgánicos que pueden ser considerados casi-1D, por su estructura consistente en cadenas de atomos paralelas, como lo es el (TMTSF)2PF6 que es uno de los llamados organo-metálicos (o sales de Bechgaard ). Por otro lado, los cupratos superconductores de alta Tc cuya conductividad es casi bidimensional pueden ser considerados como casi-2D. En este trabajo modelamos estos superconductores casi-2D como una pila de láminas imaginarias, de grueso variable y separadas una distancia c que contiene electrones interaccionando entre si. El potencial efectivo entre los electrones genera pares de electrones cuyas energías dejan de ser una función cuadrática del momento. El modelo se extiende al caso unidimensional al considerar cadenas imaginarias separadas una distancia c. Esto nos ha motivado a llevar a cabo un estudio de los gases cuánticos considerando a la dimensión como un parámetro fundamental en la teoría.

Nos encontramos en el primer piso del Departamento de Física.