Interferencia y difracción





Resultados

En la siguiente experiencia se pretende estudiar y comprender los fenómenos de interferencia y difracción. Mediantes dos experimentos, las observaciones de patrones de interferencia y difracción permiten, entre otras cosas, obtener los valores del ancho de las rendijas (experimento de Fraunhofer) o la separación entre dos rendijas (experimento de Young).
Difracción deFraunhofer.
La Difracción de Fraunhofer o también difracción del campo lejano es un patrón de difracción de una onda electromagnética cuya fuente (al igual que la pantalla) se encuentran lo suficientemente alejadas del obstáculo.
En este primer montaje, la distancia , correspondiente a la distancia entre la rendija y la pantalla tiene un valor de:

La longitud de onda para el laser rojocorresponde a:





Con los valores mencionados anteriormente constantes, y con la ayuda de la ecuación:

Donde , corresponde al ancho de la rendija, es la separación entre un máximo y un mínimo consecutivo, y considerando el primer máximo y mínimo,
Determinando la distancia , para cada rendija en particular, es posible encontrar el ancho experimental característico de dicho obstáculo.
Seconstruye la tabla 1, tabulando los anchos experimentales y los anchos teóricos correspondientes a cada rendija (ver anexos).
Experimento de Young
El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue 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 lejanaal difractarse en el paso por dos rendijas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

En este segundo montaje, nuevamente la distancia , y , tienen valores correspondientes a:


Para el experimento, se determina el par de rendijas a utilizar, en este caso, la separación teórica entre ambas corresponde a:

El valor se obtiene al medir la longitud total dela franja brillante para luego dividir por la cantidad de franjas vistas en la pantalla (hoja milimetrada), entre dos máximos o dos mínimos consecutivos, para este caso en particular:

Utilizando la relación:

Se obtiene la separación experimental entre las rendijas:







Discusión y análisis

Es posible analizar los patrones de difracción con base en el principio de Huygens. Cadapunto de un frente de onda puede considerarse como la fuente de onditas secundarias, que se extienden en todas direcciones con rapidez igual a la propagación de la onda.
Difracción de Fraunhofer
Antes de comenzar con el estudio respectivo a la experiencia, es necesario conocer si se cumplen las condiciones necesarias para considerar el fenómeno como "Difracción de Fraunhofer". Se separa lapantalla de la rendija lo suficiente para argumentar que los rayos hacia la pantalla son prácticamente paralelos, una forma de corroborar la distancia es mediante el "número de Fresnel" :

Si , el fenómeno es estudio puede considerarse como difracción de Fraunhofer (ver anexo).
De manera cualitativa, es posible observar en la pantalla numerosos efectos por causa de la difracción de la luz en unarendija. El patrón de difracción consiste en una banda central brillante, que puede

ser mucha más ancha que el mismo ancho de la rendija, rodeada por franjas oscuras y brillantes consecutivamente, cuya intensidad decrece a medida que se alejan de la banda central.
Según lo observado, cuanto menos ancha sea la rendija, más amplio será el patrón de difracción en su totalidad, en otras palabras,entre más ancha es la rendija, los máximos y mínimos están más próximos entre sí.
Ahora bien, también es posible observar que los máximos más alejados de la banda central van perdiendo intensidad, se atenúan al punto de desaparecer.
Para explicar este último fenómeno, retomemos la ecuación para la intensidad:

Donde:



Esta ecuación también permite calcular las posiciones de los...