La luz

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F´ ısica Gu´ de Materia ıa Naturaleza de la luz
´ ´ Modulo Comun I Medio

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´ ´ ˜ Nicolas Melgarejo, Veronica Saldana Licenciados en Ciencias Exactas, U. de Chile Estudiantes de Licenciatura en Educaci´n, U. de Chile o

1.

Difracci´n o

Corresponde a la desviaci´n o flexi´n de la luz en su propagaci´n inicialmente rectil´ o o o ınea al pasar por un obst´culo, o atrav´s de una rendija delgada, haciendo que ´sta se disperse produci´ndose franjas claras a e e e y oscuras. Cuando la luz pasa por una abertura grande, en comparaci´n con su longitud de onda, forma o una sombra con una frontera bien definida entre las zonas de luz y oscuridad. Pero si se hace incidir luz sobre una abertura muy delgada, del ancho de un pelo por ejemplo, se observa una franja muybrillante al centro, luego una zona oscura y nuevamente una franja brillante pero de menos intensidad. Se dice entonces que la luz se difract´. El patr´n y gr´fico t´ o o a ıpico para una difracci´n es el siguiente: o

Este efecto es una caracter´ ıstica general de los fen´menos ondulatorios, cuando una parte del frente o de onda es obstruido de alguna manera. Para que se produzca difracci´n, elancho de la abertura debe ser o del orden de la longitud de onda. Si se aumenta el ancho de la rendija, la curvatura es mas tenue y si se disminuye el ancho la difracci´n es m´s notoria.La explicaci´n anal´ o a o ıtica del efecto de difracci´n est´ dado o a por el principio de Huygens.

1.1.

Principio de Huygens

El f´ ısico Holand´s Christian Huygens propuso que los frentes de las ondasluminosas que se propagan e desde una fuente puntual se pueden considerar como producto de la superposici´n de ondas secundarias o diminutas, de igual frecuencia que la primaria, de tal manera que la amplitud de la onda de luz, en cada punto, es la suma de las amplitudes de las ondas secundarias.

Al aumentar el ancho de la rendija la difracci´n es m´s tenue, de lo contrario si la rendija tiene uno a ancho del orden de la longitud de onda el efecto es m´s notorio. El fen´meno de difracci´n en la luz a o o confirma su naturaleza ondulatoria. 2

Gracias a la difracci´n ha sido posible la construcci´n de microscopios muy potentes con los cuales se o o ha podido ver, de forma indirecta, objetos con tama˜os del orden de los nan´metros (1[nm] = 1 · 10−9 [m]) n o e incluso estudiar la geometr´molecular. ıa

2.

Interferencia

Es com´n ver la interferencia de las ondas en el agua, en donde algunas crestas coinciden con otras u crestas y en otros puntos las crestas concurren con alg´n valle. Thomas Young, f´ u ısico y m´dico ingl´s, e e pudo demostrar de forma muy sencilla y convincente la naturaleza ondulatoria de la luz. El experimento de Young, considerado uno de los m´shermosos experimentos hechos a la fecha, consiste en hacer pasar a luz monocrom´tica en fase a trav´s de dos rendijas cercanas muy delgadas. Al colocar una pantalla lejana a e se observa un patr´n de franjas claras y oscuras, las que son el producto de la interferencia constructiva o y destructiva de la luz. A diferencia de las franjas por difracci´n, en el patr´n de interferencia todas las o o franjastienen la misma longitud.

La interferencia en las ondas de luz se debe a la diferencia de caminos que recorren las ondas emitidas por cada rendija. En algunos puntos la suma es constructiva,y por lo tanto, vemos una zona de luz, En otros lugares la suma es destructiva y por consecuencia vemos una zona oscura. La condici´n necesaria para que haya interferencia constructiva es que la diferencia decaminos, ∆, o sea un m´ltiplo entero de la longitud de onda, es decir ∆ = m · λ u

3

La condici´n necesaria para que se produzca interferencia destructiva es que la diferencia de caminos, o ∆, sea ∆ = (m + 1 )λ 2

3.
3.1.

Descomposici´n de la luz o
Variaci´n del ´ o ındice de refracci´n o

Se ha comprobado, experimentalmente, que al hacer incidir con el mismo ´ngulo rayos de luz...
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