difraccion e interferencia

[arivasm]

Re: difraccion e interferencia

El principio de Huygens nos dice que la onda se comporta como si fuese generada por una infinidad de ondas secundarias que proceden de una posición determinada del frente de ondas (en realidad también podrían proceder de varias posiciones, pero mejor no nos liamos con eso, pues aquí no viene al caso). Para ello hay que *superponer* esas ondas secundarias (lo que significa que también habrá que tomar en consideración las fases de esas ondas.

En el caso de una sola rendija hay que superponer las ondas secundarias que proceden del tramo de frente que ha podido continuar por la rendija. La aproximación más sencilla para describir el fenómeno pasa por considerar sólo las dos ondas secundarias que parten de los extremos de esa porción, como ha dicho antes Breogán. Ese enfoque es suficiente si la rendija es bastante estrecha, que imagino es el caso que te interesa.

Con respecto a tu último comentario no es algo que sobrepase tu capacidad. Estoy seguro que acabarás entendiéndolo, eso sí, con tal de que te conformes con el caso de la rendija estrecha.

[reti]

Re: difraccion e interferencia

Lo estas entendiendo perfectamente, Laura.

Tu duda principal reside en eso de si una sola onda puede o no producir fenomenos de interferencia y la respuesta es que si pero que se le llama al fenomeno patron de difracion. Te voy a poner un ejemplo que casi seguro vas ha entender.

Piensa en el numero 4y dime si es un solo numero o no. Seguramente me diras que si que es un solo numero pero ... yo puedo ponerlo como:

1+1+1+1

con lo que puedo decir que el cuatro no es un solo numero sino que es la suma de cuatro numeros. Desde luego el numero 4 sigue siendo 4 lo pongas como lo pongas pero eso de que es "un numero" y solo "uno" no es muy claro que sea cierto.

Una onda se puede descomponer como suma de otras ondas mas pequeñas y eso es lo que dijo Huygens. Es semejante al ejemplo de los numeros que te he puesto y tiene la ventaja de que permite explicar de manera muy sencilla el resultado del expermento de difraccion por una rendija.

Si te fijas en el experimento de Young se habla de dos ondas pero observa que esas dos ondas son en realidad trozos de una sola onda que se rompe al pasar por las dos rendijas. ¿Tienes dos ondas o tienes una sola que has partido o dividido por dos?.


Lo estas entendiendo perfectamente pero esto de las ondas es un lio y hace falta un poco de tiempo para pillarle el truco.

[LauraLopez]

Re: difraccion e interferencia

Bueno.... entonces creo que la cosa es asi :

- Una onda pasa por una rendija y la misma interfiere consigo misma y forma un patron de difraccion.

- Una onda pasa por 2 rendijas ,interfieren entre ellas y forman un patron de interferencia

Esto que digo esta bien? La diferencia que veo entonces para decir si un patron sera de interferencia o de difraccion radica en el numero de rendijas, por ende en el numero de subondas (ondas segundarias) que sera dividida la onda original. Si se divide en 1 sola es patron de difraccion si se divide en 2 o mas es patron de interferencia. Esta bien?

Lo que no me cierra es cual fue la razon por la cual Young decidio poner 2 rendijas...porque no simplemente dijo " Voy a poner una sola rendija, con esto me alcanza porque la onda se difractara e interferira consigo misma y mostrara el patron que necesito sobre la pantalla ".

[reti]

Re: difraccion e interferencia

Si. En mi opinion lo has entendido perfectamente. La expresion "interfiere consigo misma" no es muy usual y yo te aconsejo que no la utilices en un examen a menos que tu profesor la haya empleado en las explicaciones. Lo sensato es utilizar la misma terminologia que usa tu profesor y asi evitas que cuando te corrijan piensen que has dicho cosas que en realidad no has dicho.

Lo que no me cierra es cual fue la razon por la cual Young decidio poner 2 rendijas...porque no simplemente dijo " Voy a poner una sola rendija, con esto me alcanza porque la onda se difractara e interferira consigo misma y mostrara el patron que necesito sobre la pantalla ".

Es una pregunta muy inteligente y demuestra que has llegado al fondo del problema.

En la epoca de Huygens y Young la teoria de que la luz era una particula (bolitas de masa localizadas) la defendia nada menos que "el mostruo" de Newton. Convencerlo a el y a sus seguidores de que la luz era en realidad una onda no era nada sencillo y se necesitaban pruebas contundentes y inequivocas. El patron de difraccion por una orificio o rendija no era concluyente en la opinion de muchos porque podia interpretarse como algun tipo de interacion desconocida del orificio con las particulas de luz que lo atraviesan. Por contra, la interferencia por dos rendijas no deja escapatoria a una interpretacion corpuscular porque simplemente no puede explicarla. La luz se considero oficialmente a partir de entonces una onda.

La guerra entre ambas teorias se prolongo durante unos 50 años lo que te puede dar una idea de la dificultad de entender esto de la ondas. Es mas, actualmente esa antigua guerra se ha resucitado con la llegada de la cuantica y el comportamiento extraño como paquete de energia indivisible (quanto) de la luz. Aunque hay una opinion oficial lo cierto es que nadie puede preveer como va acabar esta segunda apertura de escaramuzas. Quizas en un empate tecnico.

[LauraLopez]

Re: difraccion e interferencia

la expresion "interfiere consigo misma" porque me recomiendas cambiarla? como se suele decir entonces? digamos que no sabria decir que expresion usa mi profesor.

Y bueno entonces algo voy entendiendo....el origen de un patron de difraccion es una interferencia de la onda consigo misma y que ya me diras como se suele expresar esto.

LUego cuando ocurre la interferencia tradicional entre 2 ondas de 2 rendijas, porque a su vez no existe interferencia de dichas ondas consigo mismas? y por ende no se forma un patron de difraccion que se deberia mezclar con el patron de interferencia?

[arivasm]

Re: difraccion e interferencia

Yo desde luego sí uso "interfiere consigo misma". Sobre tu pregunta, la descripción completa de la experiencia de Young *sí* debe incluir los fenómenos de difracción en las rendijas. La razón por la que eso suele omitirse es la siguiente: la distancia entre máximos o mínimos del patrón causado por una rendija es inversamente proporcional a la anchura de ésta. Como la distancia entre máximos o mínimos del patrón causado por dos rendijas es inversamente proporcional a la distancia entre ellas, y ésta es mucho mayor que la de las propias rendijas, el efecto que tiene la difracción de rendija queda completamente oculto respecto del de doble rendija, bastante más notorio.

[LauraLopez]

Re: difraccion e interferencia

ahh ok o sea ocurren los 2 fenomenos igualmente entonces?

[Breogan]

Re: difraccion e interferencia

Hola:

Primero un "mea culpa", siempre que hable en el hilo de una onda me refería a una onda monocromática, ya que es el caso mas simple de analizar y las conclusiones obtenidas son aplicables a las ondas policromaticas por el principio de superposición.
En ondas policromaticas si hay interferencia entre las distintas frecuencias que las componen, pero no es el tipo de interferencia que es materia de análisis en esta parte del estudio.
Las ondas monocromáticas son versores del espacio de las funciones armónicas (creo recordar) por lo cual no se pueden descomponer en la misma base de la que son parte y resultan ser funciones elementales (termino que me suena muy mal, pero no se me ocurre otro).

Perdón, pero siento disentir en el termino "interfiere consigo misma", los parametros que distinguen a una onda monocromatica, son su amplitud, su frecuencia, su vector de onda y su fase, si las ondas que interfieren entre si son la misma tendrían todos estos parámetros iguales y la única interferencia posible seria la constructiva. Cuando hay algún fenómeno óptico tal como reflexión, difracción, etc parte o toda la onda original desaparece y aparecen nuevas ondas que pueden diferir en uno o en todos los parámetros.

P.e. tomemos el caso de una fuente puntual de luz monocromática que genera un frente de onda esférico si colocamos un espejo interrumpiendo una parte del frente de onda original pasamos a tener dos ondas; la original y la reflejada, las cuales diferirán en la fase y en la dirección de propagación.

Puede ser que la expresión "interfiere consigo misma" este usada en una forma coloquial, pero eso no la hace correcta bajo mi punto de vista.

Espero se entienda lo que quise decir.

Suerte

[LauraLopez]

Re: difraccion e interferencia

yo creo que no entendi lo que quisiste decir pero seguro que Arivasm lo entendera.

No se si esta mal o bien expresado decir que interfiere consigo misma, si esta mal expresado el termino me dicen de que forma se dice y listo...lo que me interesa es saber si es correcto esto que creio haber aprendido que es que un patron de difraccion se forma a causa de una interferencia , pero es una interferencia "especial" no es la clasica interferencia entre 2 ondas, sino que es la interferencia de una sola onda difractada, o sea como que las ondas secundarias formadas luego de la difraccion interfieren entre ellas....

En cambio en la interferencia como que se desprecia este efecto y nos quedamos con 2 ondas procedentes de 2 rendijas las cuales interfieren entre ellas

[Breogan]

Re: difraccion e interferencia

Hola:

En todos lo que estas viendo sobre interferencia y patrones siempre se trata con una sola fuente de ondas (por lo menos hasta ahora), esto es así para garantizar la coherencia de las ondas involucradas (mas adelante te digo que es coherencia); en algún punto del espacio dentro del experimento se procede a dividir la onda en estudio en dos (o mas) por medio de un fenómeno óptico (reflexión, refracción o difracción). En este punto es importante la coherencia por que nos garantiza que los nuevos rayos obtenidos a partir del original van a tener la misma frecuencia (el mismo espectro si fuera poliarmonica) y la misma fase (o fases en una poliarmonica, una para cada frecuencia que la componen).
Después a las ondas secundarias las haces recorrer distintos largos de camino, esto se puede hacer por geometría del experimento o fenómenos ópticos, para luego volver a juntarlos en un mismo punto, donde las ondas secundarias llegaran con distinta fase (acordate que por coherencia partieron con la misma fase) produciendo una interferencia mutua que sera función de la diferencia de camino recorrida por ambas.

La mayoría de estos problemas tienen este esquema, Young, laminas delgadas, Michelson, ranura simple, etc.

Suerte

[LauraLopez]

Re: difraccion e interferencia

Comprendo conceptualmente esto que dijiste y creo que ya lo comprendia antes de leeerlo, lo que no entiendo es que me queres hacer notar con esto....

Sigo teniendo algun concepto mal?

Cuando yo dije esto ( que me dijeron que esta bien) vos no estas de acuerdo con que este bien lo que dije?

- Una onda pasa por una rendija y la misma interfiere consigo misma y forma un patron de difraccion.

- Una onda pasa por 2 rendijas ,interfieren entre ellas y forman un patron de interferencia

Esto que digo esta bien? La diferencia que veo entonces para decir si un patron sera de interferencia o de difraccion radica en el numero de rendijas, por ende en el numero de subondas (ondas segundarias) que sera dividida la onda original. Si se divide en 1 sola es patron de difraccion si se divide en 2 o mas es patron de interferencia. Esta bien?

[Breogan]

Re: difraccion e interferencia

Hola:

Comprendo conceptualmente esto que dijiste y creo que ya lo comprendia antes de leeerlo, lo que no entiendo es que me queres hacer notar con esto....

Sigo teniendo algun concepto mal?

Cuando yo dije esto ( que me dijeron que esta bien) vos no estas de acuerdo con que este bien lo que dije?

- Una onda pasa por una rendija y la misma interfiere consigo misma y forma un patron de difraccion.

- Una onda pasa por 2 rendijas ,interfieren entre ellas y forman un patron de interferencia

Esto que digo esta bien? La diferencia que veo entonces para decir si un patron sera de interferencia o de difraccion radica en el numero de rendijas, por ende en el numero de subondas (ondas segundarias) que sera dividida la onda original. Si se divide en 1 sola es patron de difraccion si se divide en 2 o mas es patron de interferencia. Esta bien?

Si leíste bien mi post anterior (si no releelo) yo no estoy de acuerdo con la expresión "interfiere consigo misma", para mi siempre tiene que haber mas de una onda para que haya una interferencia que de lugar a figuras o patrones.
Puede haber diferencias cuantitativas entre los patrones de interferencia por una rendija o dos rendijas, pero cualitativamente el fenómeno de interferencia es el mismo en ambos casos, solo cambia la forma de obtener las ondas que van a interferir en la pantalla.

Sobre el experimento de una rendija te dejo un dibujo donde se ve que de una unica onda plana incidente (supongamos monocromatica), por el principio de Huygens se obtienen ondas secundarias, que van a ser cilíndricas centradas en cada borde de la ranura.



Estas ondas secundarias son las que interfieren sobre la pantalla.
Al ser generadas están en fase (condición de coherencia), pero cuando llegan a la pantalla su correspondiente fase depende del camino que hayan recorrido dando lugar a la interferencia.

Suerte

[arivasm]

Re: difraccion e interferencia

Estas ondas secundarias son las que interfieren sobre la pantalla

No voy a polemizar con Breogán sobre si es correcto o no hablar de que una onda interfiere consigo misma, pues sólo sería una discusión lingüística. La cita que destaco es la clave auténtica de por qué una única onda puede dar lugar a patrones explicables por interferencia, le llamemos como le llamemos al fenómeno.

[Breogan]

Re: difraccion e interferencia

Hola:

Disculpa arivasm, para mi no es una diferencia semántica o lingüística, y que vos tengas una posición tan definida al respecto me hace dudar.

Comprendo que en todos estos tipos de experimentos se parte de una fuente de onda única, que garantiza la coherencia de la onda hasta un determinado punto.

Yo interpreto estos experimentos como divididos en dos partes, primero la parte física que me genera, a partir de una única onda, usualmente dos ondas distintas, y segundo la pantalla donde se evalúa el fenómeno de interferencia a partir de ondas distintas.

Por eso entiendo que el fenómeno de interferencia como tal, por lo menos en estos ejercicios, se calcula y evalúa sobre la pantalla donde inciden dos o mas ondas diferentes, si entendemos que una onda esta definida por su amplitud, frecuencia, vector de onda, y fase.

No quiero polemizar, pero me quiero aclarar y sacarme de errores.

Suerte

[arivasm]

Re: difraccion e interferencia

Está claro que el problema se produce cuando se trata de una difracción de rendija o de borde. Los demás casos se prestan más a hablar de una onda que se divide en dos o más que interfieren.

Yo lo veo de esta manera: tenemos dos puntos de vista alternativos. Uno sería que la onda posee un perfil de intensidad a lo largo de sus frentes de ondas (otra cosa es cómo se explicará) y entonces no tendría sentido hablar de interferencia. Otro sería tratar la onda como superposición (y entonces también interferencia) de las ondas secundarias.

Personalmente encuentro más conveniente el segundo. Es por eso que yo sí hablo de la interferencia de una onda consigo misma, por supuesto a través de sus ondas secundarias.

De todos modos, tengo razones sobradas como para respetar tus opiniones como procedentes de alguien muy reputado, de manera que me interesa mucho tu punto de vista.

Saludos, amigo!