Divulgación Difracción e interferencia

[China]

Hola, estoy estudiando estos fenómenos y según me parece son lo mismo ... o eso es lo que me parece a mi, en que se diferenciarían??

[arivasm]

Re: Difracción e interferencia

Del mismo modo que reflexión y refracción son dos aspectos de un mismo fenómeno (el que se produce cuando una onda cambia su velocidad de propagación), difracción e interferencia suelen ir juntos y de ahí las confusiones. De hecho hay autores que no son muy partidarios de entrar en diferencias, y así, por ejemplo, hablamos de patrón de difracción de doble rendija.

La diferencia usual es del siguiente modo:
* Difracción: cambio en la forma del frente de onda debido a un obstáculo.
* Interferencia: fenómenos de superposición de una onda consigo misma.

Desde este punto de vista, el patrón de doble rendija es el resultado de la interferencia entre los frentes de onda originados por la difracción en el obstáculo.

[Ulises7]

Re: Difracción e interferencia

A mí me hace gracia las palabras escogidas por Feynman sobre este tema:

[FONT=Georgia]This chapter is a direct continuation of the previous one, although the name has been changed from [/FONT]Interference[FONT=Georgia] to [/FONT]Diffraction[FONT=Georgia]. No one has ever been able to define the difference between interference and diffraction satisfactorily. It is just a question of usage, and there is no specific, important physical difference between them. The best we can do, roughly speaking, is to say that when there are only a few sources, say two, interfering, then the result is usually called interference, but if there is a large number of them, it seems that the word diffraction is more often used. [/FONT]

Que entiendo que no hay problema en compartir, al ser sus Feynman lectures públicas.

[China]

Re: Difracción e interferencia

[FONT=arial]Vale...La última parte de la frase de Feymann, dice[/FONT][FONT=arial] que cuando solo hay unas pocas fuentes, digamos dos, que interfieren, el resultado generalmente se llama interferencia, pero si hay un gran número de fuentes, parece que la palabra difracción se utiliza más a menudo... no lo entiendo muy bien... lo vería más lógico al revés, una sola fuente se difracta y si hay muchas fuentes se producen interferencias... me pueden aclarar??[/FONT]
[FONT=arial]Por otro lado el experimento de Young es de 1801, pero la explicación matemática del fenómeno está basada en la difracción de Frauhofer no???, quiero decir que cuando Young hizo este experimento, el fenómeno de la difracción ya se conocía no?, pero vamos que cuando se hizo el experimento de Young, Frauhofer tenia 14 años así que entiendo no había planteado sus explicaciones sobre la difracción de campo lejano, entonces la explicación matemática del experimento de la doble rendija no puede ser de 1801 no??
La cuestión es que quiero ordenar un tema y en la parte que hago referencia a los fenómenos que avalan la teoría ondulatoria, pondré difracción e interferencia y quisiera saber cual es el orden cronológico... aunque fue en 1816 cuando Fresnel planteó su modelo de difracción, más complicado que el de Franhofer...sabrías de que fecha es el modelo de difracción de este último? y si realmente la demostración matemática del experimento de Young fue posterior a la difracción de Frauhofer?? Es que en todos los sitios que he mirado, cuando explican está demostración matemática del experimento de Young, se pone lo mismo que al explicar la difracción de Frauhofer.. de ahí mi duda, sobre las fechas y sobre quien se basa en las explicaciones de quién.[/FONT]

[Ulises7]

Re: Difracción e interferencia

Creo que estás mezclando temas...

La difracción como ya te ha comentado arisvam proviene del contorno de los objetos porque este crea una onda que interfiere con la original, así el término interferencia se reserva para la suma de ondas en un determinado punto y momento del espacio mientras que la difracción es el fenómeno ondulatorio que se presenta entre las formas geométricas de los cuerpos que "cortan" el avance del frente de ondas.

El cálculo analítico de la difracción puede ser muy complejo si se estudia a distancias cortas de la abertura porque hay que tener en cuenta el carácter vectorial de los campos (aproximación de Fresnel) mientras que a distancias grandes de las aberturas la aproximación de Fraunhofer son válidas, donde se considera los campos como escalares. Kirchhoff fue el que demostró matemáticamente la exactitud de esta última aproximación.

En cambio en el experimento de la doble rendija de Young lo que se obtuvo es un resultado analítico de la interferencia de dos aberturas (por la difracción de estas), para obtener el resultado físico sólo hace falta un poco de geometría y suponer la aproximación paraxial ( $\sin \theta \approx \theta$ ) que será cierta para $D >> d$, la diferencia estriba en que el ancho de las rendijas es infinitesimal y no se tiene en cuenta, si este ancho aumenta entonces los patrones de difracción se tienen que tener en cuenta y a este término es el que se conoce como término difraccional y al otro interferencial, pero básicamente es un tema semántico como ya mencionaba sarcásticamente Feynman. Aunque para tu interés histórico lo primero que se entendió fue la interferencia porque es más sencilla de obtener y entender el resultado físico.

[China]

Re: Difracción e interferencia

A ver si te he entendido..que me cuesta.. la doble rendija es un experimento en el que al pasar la luz por dos rendijas las ondas emitidas interfieren observándose el patrón correspondiente...y que al pasar la luz por cada una de esas aberturas se ha producido también difracción, cuyos patrones no se tienen en cuenta por el ancho de las rendijas, y solo se observa el patrón de la interferencia de las ondas de las dos rendijas.... Hasta aquí es correcto?? Por otro lado la explicación matemática de la interferencia, está basada en la geometría del experimento y en suponer la lejanía de la pantalla....no??
Ahora bien, suponiendo que lo que entendí es correcto... me quedarían dos dudas:
Por un lado al frase de Feynman, sobre que dice que cuando hay dos fuentes es interferencia y cuando hay más difracción yo si veo dos fuentes interferencia pero la difracción no seria en con una sola fuente de luz...(aquí me lío con que haya dos ondas o solo una) y por último el hecho que que el desarrollo matemático de la difracción de Frauhofer coincida con el de la doble rendija... no está relacionado si no que se debe a la geometría de los fenómenos no??... Disculpad que me cueste tanto.... es que internet es una herramienta maravillosa, pero en ocasiones puede llevar a producir confusiones...creo yo. Gracias

[arivasm]

Re: Difracción e interferencia

Antes de comentar, conviene que tengamos presente que hablamos de fenómenos ondulatorios. Con esto quiero decir que no necesariamente se limitan a la luz. Podemos hablar, de difracción o de interferencia (en realidad de ambas cosas a la vez, como ya comenté antes) de ondas marinas, por ejemplo.

A ver si te he entendido..que me cuesta.. la doble rendija es un experimento en el que al pasar la luz por dos rendijas las ondas emitidas interfieren observándose el patrón correspondiente...y que al pasar la luz por cada una de esas aberturas se ha producido también difracción, cuyos patrones no se tienen en cuenta por el ancho de las rendijas, y solo se observa el patrón de la interferencia de las ondas de las dos rendijas.... Hasta aquí es correcto??

Con un matiz: prescindir de la anchura de las rendijas, como si éstas fuesen puntuales, es hacer una aproximación. De hecho, en la explicación complenta del patrón de intensidad que resulta en la doble rendija es necesario tener en cuenta dicha anchura.

Por otro lado la explicación matemática de la interferencia, está basada en la geometría del experimento y en suponer la lejanía de la pantalla....no??

No. La lejanía simplemente permite introducir simplificaciones (difracción de Fraunhofer) que lógicamente no funcionan en la difracción de campo cercano (es decir, cuando la pantalla no está suficientemente lejos del obstáculo como para poder usarlas). Del mismo modo, en las inmediaciones del obstáculo se pueden usar otras (difracción de Fresnel).

...la difracción no seria en con una sola fuente de luz...(aquí me lío con que haya dos ondas o solo una)

No necesariamente. Piensa en el ejemplo de las ondas marinas y una rendija. Obviamente aquí no tiene sentido hablar de "una sola fuente".

el hecho que que el desarrollo matemático de la difracción de Frauhofer coincida con el de la doble rendija... no está relacionado si no que se debe a la geometría de los fenómenos no??

Quizá yo no entienda la pregunta. Piensa que también hay difracción de Fraunhofer causada por una red de difracción, por ejemplo. Difracción de Fraunhofer simplemente quiere decir que podemos considerar que las ondas que han superado el obstáculo son planas y con frentes paralelos, debido a la gran distancia al mismo.