FISICA III

OPTICA ONDULATORIA hormando_salomon — 24-04-2007 GTM 1 @ 14:39

“OPTICA ONDULATORIA”

Interferencia de rayos de Luz:

Como muchos han visto una burbuja donde se pueden ver franjas coloreadas en la superficie de las burbujas de jabón. Estas franjas se deben a la interferencia entre los rayos de luz reflejados en las dos caras de la delgada línea de líquido que forma la burbuja. En una parte de la burbuja, vista desde un cierto ángulo, la interferencia puede intensificar ciertas longitudes de onda, o colores, de la luz reflejada, mientras que suprime otras longitudes de onda. La estructura de las franjas de colores depende del espesor de la línea de líquido en los distintos puntos.

Experimento de Young de la doble rendija:
El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1803 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al refractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.
Posteriormente, ha sido considerado la experiencia fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. El experimento puede realizarse con electrones, átomos o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz, mostrando, por tanto, el comportamiento dual onda-corpúsculo de la materia.

— Vemos que tanto en A como en B sólo permanece abierta UNA de las dos rendijas
— En la situación C permanecen abiertas las DOS rendijas
— El patrón real de registros en C NO es la SUMA de los patrones obtenidos en A y B
— El hecho de que las dos rendijas permanezcan accesibles a los electrones pone de
manifiesto la INTERFERENCIA CUÁNTICA
— El PATRÓN DE INTERFERENCIA en C no permite suponer que cada electrón
pase por una u otra rendija. Debe hacerlo a través de las dos simultáneamente, lo
Mismo que lo haría una ONDA (dualidad onda-partícula)
— En C, el estado SUPERPOSICIÓN que describe a cada electrón es:
E = sup. EP(n) siendo n = 1 y 2 (las dos rendijas posibles)
La SUPERPOSICIÓN y la INTERFERENCIA son comportamientos habituales
de los fenómenos ondulatorios
Por la dualidad onda-partícula de la Teoría Cuántica pasan a ser comportamientos
atribuibles igualmente a las partículas

Anillos de Newton:
Se trata de unas bandas concéntricas estrechas que aparecen cuando dos superficies transparentes entran en contacto imperfecto.

La imagen es una consecuencia del fenómeno de interferencia, que entra en acción cuando la separación entre las dos superficies es de magnitud comparable a la longitud de onda de la luz reflejada.

Suelen presentarse al colocar un negativo no perfectamente seco en un porta negativos con cristales; para evitar el fenómeno, es frecuente grabar finamente dichos cristales.

Polarización de la Luz:
Este fenómeno de polarización solo se da con ondas transversales, pero no con longitudinales, ya que implica, según acabamos de ver, una asimetría respecto del eje en la dirección de propagación. Si se demuestra que un haz luminoso puede ser polarizado, llegaremos a la conclusión de que las ondas luminosas son transversales.
Vimos anteriormente que las ondas electromagnéticas son ondas planas transversales, ya que los campos eléctrico y magnético oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Por otro lado, los planos de oscilación del campo eléctrico y magnético son normales entre sí. Consideraremos solo la oscilación del campo eléctrico y asimilaremos las vibraciones luminosas a estas oscilaciones. Un haz luminoso en el que las oscilaciones del campo eléctrico se verifiquen siempre en el mismo plano se denominará, según hemos visto antes, haz luminoso polarizado.
(a)= Haz de luz polarizado (b)= Haz de luz sin polarizar.
La luz natural no está polarizada. La luz emitida por un manantial está constituida por una serie de trenes de ondas procedentes de átomos distintos; en cada uno de estos trenes de ondas el campo eléctrico oscila en un plano determinado, pero, en general, su orientación es distinta de unos a otros.
Dado el enorme número de moléculas y átomos de un manantial luminoso, se comprende el gran número de trenes de ondas que constituye un haz de luz y, por consiguiente, la existencia en éste de ondas polarizadas en todas las direcciones transversales posibles.
Esquema de Polarización de la Luz.

Polarización por reflexión/refracción:

Ángulo de polarización de Brewster
El fenómeno de reflexión a la superficie entre dos medios dieléctricos altera la polarización de la luz reflejada. Para un ángulo incidente específico, denominado Ángulo de Brewster (θc), la reflexión solo ocurre para una dirección de polarización en el plano de incidencia (formado por el haz incidente y la normal a la superficie) (Fig. G5-4). La polarización paralela al plano de incidencia (o sea, perpendicular a la superficie reflectante) no es reflejada. Este fenómeno ocurre cuando el ángulo entre los haces reflejados y refractados (transmitidos) es de 90º.
Consecuentemente y de acuerdo a la ley de Snell, el ángulo de Brewster (θc) esta relacionado con el índice de refracción del material dieléctrico.
En la incidencia de Brewster, la lámina dieléctrica corresponde a un polarizador de luz, apagando completamente una de las componentes de polarización de la luz incidente. Como aplicación, este fenómeno se utiliza para hacer ventanas ópticas de celda que transmiten la máxima intensidad de un haz polarizado y no producen
perdidas por reflexión.

Difracción de la Luz:

En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por culpa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una distancia suficiente del emisor.
Efecto de la difracción de la Luz

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