Interferencias y difraccinPropiedades ondulatorias de la luz

Naturaleza ondulatoria de la luzInterferencias: al combinarse dos ondas hay mximos y mnimosDifraccin: debido a la existencia de varias fuentes( al pasar por rendijas, por ejemplo..)

Coherencia y MonocromaticidadUna fuente monocromtica es aquella que emite luz con una nica frecuencia

Dos fuentes monocromticas se dicen coherentes cuando emiten luz con la misma frecuencia y longitud de onda. Deben tener una relacin de fase definida y constante. Luz coherenteLuz no coherente

Superposicin de ondasPrincipio de superposicin: cuando ondas o ms ondas se superponen, el desplazamientos resultante es la suma de los desplazamientos individuales producidos por cada una de ellas.

Desfase inicialSumaEn faseEn oposicin

Interferencias de dos fuentesConstructivas

Se refuerza el movimiento ondulatorioDestructivas

Se atena el movimiento ondulatorio

Interferencias en pelculas delgadas ILos colores se deben a las interferencias entre la luz reflejada por la superficie inferior y la superior .Diferencia de caminos pticos para ngulos pequeos = 2ddesfase El rayo 1 tiene un desfase de p respecto al incidente (pasa a un medio con un ndice de refraccin mayor) mientras el rayo 2 tiene la misma fase ( va de agua a aire, de mayor a menor ndice de refraccin).Interferencias constructivas

Interferencias destructivas

Interferencia en pelculas delgadas I: cuas de aireInterferencias en cuas de anchura h y longitud L: reflexin en una lmina de aire.Se producen franjas brillantes y oscurasPosiciones de las franjas brillantes

Posiciones franjas oscuras

Interferencias en pelculas delgadas I: Anillos de NewtonInterferencias en superficies esfricas situadas sobre un soporte plano: reflexin en una lmina de aire.Se producen franjas brillantes y oscuras

Posiciones de las franjas brillantes

Posiciones franjas oscuras

Se puede utilizar para hallar defectos en lentes

Interferencias en pelculas delgadas IILa pelcula delgada ( ndice de refraccin n) puede estar sobre otro soporteDiferencia de caminos pticos para ngulos pequeos = 2ddesfase Los rayos 1 y 2 tienen un desfase de p respecto al incidente ( la superficie de reflexin separa en ambos casos un medio con un ndice de refraccin menor de otro con ndice mayor)Interferencias constructivas

Interferencias destructivas

El interfermetro de MichelsonSe basa en la interferencia debida a lminas delgadasFue crucial para el desarrollo de la relatividadDivide un haz de luz monocromtica en dos ondas que siguen trayectorias diferentesSi los dos brazos del interfermetro tiene la misma longitud y los dos espejos forman un ngulo recto, las imgenes debidas a los dos rayos son iguales

El interfermetro de Michelson Si los espejos no forman un ngulo recto, sino un ngulo 90+ a, se producen las interferencias tpicas de una cua

Si movemos en estas condiciones el espejo mvil una distancia s, las franjas de interferencia se desplazarn

Posiciones de las franjas brillantes

Posiciones franjas oscuras

Desfase adicional

Nmero de franjas

Interferencia de dos fuentes: franjas de YoungRealizado por Thomas Young (1880)Luz monocromtica procedente de una fuente puntual ( una rendija simple) que pasa por dos ranuras separadas una distancia dLas interferencias se recogen en una pantalla situada a distancia L de las rendijas

Young IILa diferencia de caminos pticos entre los rayos procedentes de las dos fuentes causa un desfase

Patrones de interferencia en la pantallaMximos

Minimos

DifraccinEs una propiedad de las ondasSe observa cuando se distorsiona una onda por un obstculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de la mismaRendijasObstculosUna partcula noproduce estos efectos,sino sombras definidas

Difraccin por rendijas ( Fraunhofer)Incidencia normal en una rendija plana y rectangularAparece un gran mximo centralMximos secundariosY mnimos que los separan

Rendijas mltiplesSe suman los efectos de interferencias y difraccinEn cada mximo de difraccin hay mximos y mnimos de interferencias

Redes de difraccinTransmisin o reflexin Condicin de mximoMximos ms grandes y espaciadosPara que se aprecie l ~ dTransmisinReflexinComparacin con N rendijas para Diferentes longitudes de onda

EspectrmetrosSirven para medir el espectro de luz emitido por una fuente. Se observan lneas espectrales

Resolucin espectral: diferencia mnima de longitudes de onda que se pueden medir

Difraccin de rayos XDescubiertos por Roetgen en 1895. Son ondas electromagnticas con l ~ 0.1 nmEn un slido cristalino los tomos estn separados d ~ 0.1 nm Pueden servir como rejillas de difraccin ( Von Laue 1912)Condicin de Bragg para mximos