Naturaleza ondulatoria de la luz; Conceptos de difracción e interferencia; Experimento de doble rendija (YDSE); Análisis de patrones y parámetros; Aplicaciones y limitaciones

Difracción e Interferencia

Física

Difracción e Interferencia

Explorando la naturaleza ondulatoria de la luz.

Índice

• Naturaleza ondulatoria de la luz

• Conceptos de difracción e interferencia

• Experimento de doble rendija (YDSE)

• Análisis de patrones y parámetros

• Aplicaciones y limitaciones

Óptica Ondulatoria

La luz se describe como una onda electromagnética, un modelo esencial para explicar fenómenos como la difracción, la interferencia y la polarización. Estos comportamientos son inexplicables bajo una concepción puramente corpuscular.

Ondas electromagnéticas: difracción, interferencia y espectro.

Difracción e Interferencia: Conceptos Clave

La difracción es la desviación de ondas al rodear un obstáculo o pasar por una abertura, como se observa en las sombras borrosas. La interferencia es la superposición de dos o más ondas, creando patrones de amplitud variable, visible en los colores de burbujas de jabón.

Interferencia de ondas: el experimento de Young y la difracción.

Estudiantes observan patrón de interferencia de luz en experimento.

Experimento de Doble Rendija (YDSE)

• Demostración clave: naturaleza ondulatoria de la luz.

• Luz pasa por dos rendijas estrechas.

• Produce patrón de interferencia característico.

• Franjas brillantes y oscuras en pantalla.

Elementos Esenciales del YDSE

Una fuente de luz monocromática y coherente ilumina una doble rendija con separación 'd' y ancho 'a'. Un patrón de interferencia y difracción se observa en una pantalla a distancia 'L'.

La Coherencia de la Luz

La luz coherente, con fase constante y misma frecuencia, es indispensable para patrones de interferencia estables y bien definidos. Un láser es el ejemplo ideal de una fuente coherente.

Patrones de interferencia de ondas: superposición de ondas de luz.

Principio de Superposición de Ondas

• Ondas de luz se combinan en cada punto.

• Amplitud resultante: suma vectorial de campos eléctricos.

• Intensidad observada: proporcional a (amplitud neta)².

• Crea patrones de interferencia (máximos/mínimos).

Interferencia Constructiva

La interferencia constructiva ocurre cuando la diferencia de camino óptico (Δr) es un múltiplo entero de la longitud de onda (mλ). Las ondas llegan en fase, como en los máximos brillantes de un patrón de Young, amplificando la intensidad resultante.

Ondas coloridas en superposición ilustran interferencia.

Interferencia Destructiva

Ocurre cuando las ondas llegan en contrafase. La diferencia de camino óptico (Δr) es un múltiplo impar de media longitud de onda: Δr = (m + 1/2)λ. Esto produce mínimos de intensidad, como las franjas oscuras en el experimento de Young.

Experimento de Young: interferencia de ondas y difracción.

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