Teor a de Difracci n e Interferencia 2

Óptica conceptos práctica 4: Difracción e interferencia
Los fenómenos que distinguen las ondas de las partículas son los de interferencia y de difracción.

Onda:
Es una perturbación que se propaga en el espacio en un tiempo determinado.

Principio de superposición:
Cuando dos ondas coinciden en el espacio al mismo tiempo, la onda resultante es la suma de las dos ondas individuales.

Coherencia:Es cuando dos ondas tienen la misma longitud de onda y frecuencia y una diferencia de fase constante entre ellas.
La coherencia hace posible fenómenos de interferencia.

Interferencia de ondas:
Es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar otra onda resultante de mayor o menor amplitud.
El efecto de interferencia puede ser observado en ondas de: luz, radio, sonido, ondasen la superficie del agua, etc.

Difracción de onda:
Es cuando la onda se desvía al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija.
La difracción ocurre en: ondas sonoras, ondas en la superficie del agua, ondas electromagnéticas como la luz visible y las ondas de radio.




Principio de Huygens:
Dice: Cada punto de un frente de ondas puede ser considerado como una nueva fuente emisora de ondasesféricas.


Coherencia en el caso de dos fuentes puntuales:
Cuando se combinan dos ondas armónicas que vienen de dos focos de la misma frecuencia y longitud pero de diferente fase, la onda resultante es una onda armónica cuya amplitud depende de la diferencia de fase.
Si la diferencia de fase es cero (360° o 2p radianes) las ondas están en fase y la interferencia es constructiva. La amplitud esigual a la suma de amplitudes individuales y la intensidad es máxima. .
Si la diferencia de fase es 180º (p radianes) las ondas están desfasadas y la interferencia es destructiva En este caso la amplitud es igual a la diferencia entre las amplitudes individuales y la intensidad es un mínimo.

Difracción de Fresnel o Difracción de campo cercano:
Es un patrón de difracción de una ondaelectromagnética que se forma cuando la fuente puntual de luz o la pantalla de observación o ambas se encuentran cerca del centro de difracción.

Difracción de Fraunhofer o Difracción de campo lejano:
Es un patrón de difracción de una onda electromagnética que se forma cuando la fuente puntual de luz y la pantalla de observación están muy alejados del centro de difracción y resultan frentes de ondas planos.Estos se puede demostrar usando lentes convergentes.

En la siguiente figura se ven las dos Difracciones.
La pantalla este cercana a la ranura: Se observa una imagen que corresponde a la
Difracción de Campo Cercano o Difracción de Fresnel.
La pantalla este alejada de la ranura. Se observa una imagen que corresponde a
la Difracción de Campo Lejano o Difracción de Fraunhofer.Caso de una sola rendija:
La luz que llega al centro de difracción se difracta y se ve en la pantalla un patrón de difracción de franjas paralelas brillantes y oscuras alternadas. Es decir un patrón que tiene máximos y mínimos alternados.




Función de difracción del caso de una rendija o intensidad relativa:



Donde
“a” es el ancho de la rendija
“” es el ángulo entre la normal al planoque contiene la rendija y el rayo difractado observado en el punto P de la pantalla.
Ip es la intensidad luminosa en el punto P de la pantalla.
I0 es la intensidad luminosa en el punto de la rendija.
es la longitud de onda de la luz monocromática incidente.

Se cumple:
tg = X / b

”X“ es la distancia entre el punto P y el centro de la pantalla donde incidiría el rayo de luz sin difractar. (EntreP y la normal)
“b” es la distancia entre la rendija y la pantalla.

Máximos ocurren cuando:
 n = 1, 2, 3, …..

Mínimos ocurren cuando:

 n = 0, 1, 2, …..

Ancho de cada banda lateral de difracción XD determinado por la distancia entre dos mínimos laterales consecutivos:


Nota: Para minimizar el error se toman varias medidas XD y se divide entre el número de medidas que se tomó menos 1....