OPTICA FISICA.

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Cuando dos ondas de igual naturaleza se propagan simultáneamente por un mismo medio, cada punto del medio sufrirá la perturbación resultante de componer ambas. Este fenómeno de superposición de ondas recibe el nombre de interferencias y constituye uno de los más representativos del comportamiento ondulatorio.[pic 9][pic 10]

Lo esencial del fenómeno de interferencias consiste en que la suma de las dos ondas supuestas de igual amplitud no da lugar necesariamente a una perturbación doble, sino que el resultado dependerá de lo retrasada o adelantada que esté una onda respecto de la otra. Se dice que dos ondas alcanzan un punto dado en fase cuando ambas producen en él oscilaciones sincrónicas o acompasadas. En tal caso la oscilación resultante tendrá una amplitud igual a la suma de las amplitudes de las ondas individuales, y la interferencia se denomina constructiva porque en la onda resultante se refuerzan los efectos individuales. Si por el contrario las oscilaciones producidas por cada onda en el punto considerado están contrapuestas, las ondas llegan en oposición de fase y la oscilación ocasionada por una onda será neutralizada por la debida a la otra. En esta situación la interferencia se denomina destructiva.

Si se consideran ondas armónicas unidimensionales y de igual frecuencia, el fenómeno de interferencias puede ser entendido como una consecuencia de las diferencias de distancia de los dos focos [pic 11] y [pic 12] al punto genérico P del un número entero de ondas completas (y de longitudes de onda), eso significa que las ondas individuales llegan en fase a P. Si por el contrario caben un número impar de medias ondas (de semilongitudes de onda [pic 13]), equivale a decir que las ondas individuales llegan en oposición de fase.

De acuerdo con lo anterior, según sea la posición del punto P del medio respecto de los focos, así será el tipo de interferencias constructivas o destructivas que se darán en él. Cuando se estudia el medio en su conjunto se aprecian puntos en los que ha habido refuerzo y puntos en los que ha habido destrucción mutua de las perturbaciones. Cada uno de tales conjuntos de puntos forma líneas alternativas. El conjunto de líneas de máxima amplitud y de mínima amplitud de oscilación resultante constituye el esquema o patrón de interferencias.

ANILLOS DE NEWTON

El fenómeno de los anillos de Newton, llamado así por Isaac Newton, es un patrón de interferencia causado por la reflexión de la luz entre dos superficies, una curva y la otra plana.[pic 14]

Con una luz monocromática el patrón se observa como una serie de anillos concéntricos que alternan entre brillantes y oscuros, estos anillos tienen su centro en el punto de contacto entre las dos superficies. Cuando se coloca la luz blanca se forma un patrón de anillos concéntricos con los colores del arcoíris. Esto, porque los rayos de distinta longitud de onda que componen la luz blanca hacen interferencia en grosores distintos del aire entre el lente y la superficie plana. Los anillos blancos son formados por interferencia constructiva entre las luces reflejadas de ambas superficies, mientras que los anillos negros son causados por interferencia destructiva. Como la pendiente de la superficie de la lente aumenta a medida que nos alejamos del punto de contacto, los anillos están cada vez menos separados a medida que se alejan del centro. Si nos alejamos de un anillo oscuro a otro, por ejemplo, aumenta la diferencia de trayectoria en una cantidad λ, longitud de onda, correspondiendo con el mismo incremento del grosor del nivel del aire λ/2.[pic 15]

La ecuación para el radio del m-ésimo anillo de Newton es:

[pic 16]

Donde:

R: indica el radio de la curvatura del lente por el que pasa la luz,

m: indica 0,1,2,3... que depende del anillo (primero, segundo, etc.),

λ: indica la longitud de onda de la luz que pasa.

De la ecuación se deduce que para poder observar los anillos de Newton, es necesario que el radio de la superficie curva sea muy grande, o mejor dicho, que dicha superficie sea casi plana, puesto que la longitud de onda de la luz visible es del orden de los nanómetros. De ahí que el fenómeno pueda apreciarse juntando dos placas planas transparentes, y presionando una sobre la otra con una punta; de esa manera si la placa sobre la que se ejerce la presión es delgada se deformará adquiriendo la ligera curvatura necesaria y suficiente para poder ver los anillos de Newton.

Este fenómeno fue descrito por primera vez por Robert Hooke en su libro Micrographia aunque su nombre deriva del físico Isaac Newton, quien fue el primero en analizarlo en 1717.

DIFRACCIÓN DE LA LUZ

La difracción y la interferencia son dos cuestiones muy vinculadas, de modo que puede decirse que la difracción es una manifestación del fenómeno de la interferencia y este término se usa con frecuencia de forma alternativa al término interferencia, no obstante, la palabra difracción normalmente está más vinculada al fenómeno de la desviación de la propagación en línea recta de los frentes de onda.

La interferencia y la difracción son fenómenos relativos a todas las ondas, no solo a las ondas electromagnéticas como la luz, las ondas mecánicas también interfieren y difractan, de modo que es una situación general inherente a la naturaleza ondulatoria. [pic 17]

Observar la difracción de las ondas es relativamente común en el mundo que nos rodea y quizás usted haya notado el fenómeno para las olas del mar cuando cruzan a través de una abertura o chocan con un obstáculo interpuesto en su camino. Mientras las olas se mueven sin nada que las perturbe lo hacen en línea recta como frentes de onda planos y paralelos que se desplazan en la dirección de propagación, pero la propagación en línea recta se modifica cuando el frente de onda choca con un objeto, o encuentra una abertura en su camino. Después de la abertura, o el objeto interpuesto, ya los frentes de onda dejan de ser planos para convertirse en frentes de onda circulares abandonando la propagación en linea recta y se esparcen en el espacio, y este fenómeno es el que se vincula comúnmente con el término difracción. [pic 18]

POLARIZACIÓN DE LA LUZ

La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo