Contraste De Fases

Fritz Zernike
Cómo descubrí el contraste de fases

El contraste de fases no fue descubierto mientras se trabajaba con un microscopio, sino en una parte diferente de la óptica, comenzó con mi interés por el índice de difracción. Tal índice consiste en un espejo plano o cóncavo con un gran número de ondas equidistantes graduadas en su superficie. Pequeñas imperfecciones casi inevitables en laubicación de las ondas se muestran claramente en el comportamiento óptico del índice, el regular y recurrente desplazamiento de las ondas ocasiona cambios correspondientes en la ruta óptica, como si la superficie del espejo estuviera ondulada.
Cada línea espectral fuerte está acompañada a la derecha y a la izquierda por cierto número de débiles líneas espurias, las llamadas “fantasmas de Rowland”Allen remarcó que estas marcas no eran algo real, sino simplemente el efecto de la interferencia entre la línea principal y sus fantasmas, de hecho, las líneas desaparecen cuando los fantasmas son cubiertos. Alrededor de 1930 nuestro laboratorio había obtenido un amplio lente cóncavo, haciendo estudios con él la apariencia rayada de la superficie pronto fue encontrada, pero el verdadero puntonuevo era que los fantasmas diferían en fase de la línea principal. Ahora es comúnmente conocido que en todo fenómeno de interferencia las diferencias de fase son todas importantes. La imagen de difracción de un corte se debe hacer como sigue: Un telescopio está apuntado en línea vertical a una fuente de luz, tal como el filamento de una lámpara incandescente, algunos dicen que las fases son igualesen el patrón completo –excepto por la obvia inversión de órdenes extraños, mientras que otros les hacen cambios proporcionales, pero todo eso depende de la superficie a la cual las fases son remitidas
Si esta superficie remitida es el plano focal del objetivo del telescopio, uno llega a la segunda afirmación, si es una superficie cilíndrica con la línea central de su corte como eje, la igualdadde las fases resulta.
Estas fases pueden ser observadas y todo lo que uno tiene que hacer es lanzar la imagen de difracción a un fondo congruente, el corte está cubierto por una placa de vidrio con una capa metálica delgada que transmite un pequeño porcentaje de la luz. Un fino rayón es hecho en esta capa, la luz a través del rayón es ampliada por difracción y así forma el deseado fondo, queinterfiere con el patrón de difracción. Las fases de este patrón son así comparadas con aquellas de las ondas auxiliares formando el fondo.
En el caso de los fantasmas de Rowland el resultado fue: sus fases difieren por noventa grados de la línea principal. Lord Rayleigh describió en 1900 cómo hacer grabados muy poco profundos en superficies de vidrio sin estropear su calidad óptica, por este procesohice lo que llamé franja de fases, tales placas de fase fueron colocadas en el espectro de tal manera que una línea espectral brillantes cayera en la franja, mientras que sus fantasmas pasaban a través del vidrio a su lado. En un telescopio detrás de la placa de fase las líneas en la superficie graduada sobresalieron claramente. En la notable teoría de Abbe sobre la imagen en el microscopio elobjeto transparente debajo del microscopio es comparado con un índice. Para ser preciso, un índice de transmisión es considerado como el objeto de prueba y la difracción por este índice como el fenómeno primario. A primera vista esto no tiene nada que ver con la imagen magnificada del objeto formado por el objetivo del microscopio. En su lugar, el objetivo forma una imagen de la fuente de luz,prácticamente atrás de su plano focal, La teoría de Abbe ha sido resumida en este enunciado: “La imagen del microscopio es el efecto de interferencia de un fenómeno de difracción”.
Debo ahora explicar porqué el inesperado descubrimiento de la fase de desplazamiento de 90º aplica a la imagen del microscopio también; Abbe y sus seguidores siempre consideraron un objeto de opacidad alterna y franjas...