Interferencias luminosas

Las condiciones necesarias para que se produzcan interferencias en las ondas electromagnéticas son las mismas que las explicadas para las ondas mecánicas (ver t48):

• Las ondas que interfieren han de tener la misma frecuencia.
• Los haces de luz deben ser casi paralelos.

En el caso de la luz es casi imposible que haces procedentes de distintas fuentes tengan una misma frecuencia (salvo en la luz láser). Por tanto, para provocar interferencias se utiliza una misma fuente que emite un solo haz. Mediante un dispositivo específico, dicho haz se descompone en varios, que se hacen confluir finalmente en un mismo punto con una cierta diferencia de fase.

Para ello se utilizan dos procedimientos alternativos:

• Se obliga a que los dos haces en que se descompone el primer haz recorran caminos de diferente longitud.
• Se usan superficies reflectantes, ya que la onda reflejada presenta un desfase de 180º con respecto a la incidente, si el segundo medio es más denso que el primero.

Método de Young

El fenómeno de las interferencias luminosas fue estudiado por el físico inglés Thomas Young (1773-1829), quien ideo un procedimiento que sirvió además para determinar la naturaleza ondulatoria de la luz.

Suponiendo que la onda electromagnética inicial es armónica, con frecuencia angular w, y que los caminos recorridos por los haces que confluyen en un punto de la pantalla son, respectivamente, r₁ y r₂ , el estado de excitación global de una componente cualquiera del campo eléctrico o magnético en dicho punto se expresaría como:

Las interferencias luminosas se aprecian como una sucesión de franjas brillantes y oscuras horizontales, a las siguientes alturas medidas desde la línea de referencia:

donde n es un numero entero (0, 1, 2, ...), l la longitud de onda, h la distancia entre las rendijas y L la distancia desde la pantalla a las rendijas.

Interferencias en láminas delgadas

Los fenómenos de interferencia luminosa se producen de forma espontánea, no inducida, en ciertos sistemas naturales. Algunos ejemplos corrientes son las irisaciones de las pompas de jabón o las manchas de grasa extendidas sobre una superficie humedecida.

Las irisaciones son franjas que se forman por la interferencia de los haces luminosos que se reflejan en las dos superficies de separación (aire-aceite y agua-aceite) de la mancha.

Suponiendo que la luz incide sobre el sistema en direccion casi vertical, y asignando los valores genéricos e al espesor de la mancha y l_m a la longitud de onda en su interior, se obtiene que:

Difracción por una rendija

Por el fenómeno de difracción, la luz y las restantes ondas electromagnéticas pueden sortear obstáculos, doblar esquinas o "colarse" por una rendija. Los principios de la difracción electromagnética coinciden con los explicados para las ondas mecánicas (ver t47).

Si en el camino de la luz se interpone una superficie opaca con una rendija, se aprecia que en dicha pantalla aparecen franjas brillantes y oscuras, como en los fenómenos de interferencia descritos por Young. Ello se justifica considerando que la rendija se comporta como una sucesión de numerosas rendijas muy finas que producen este tipo de interferencias.

La distribución de las franjas oscuras en la pantalla se determina mediante la formula:

donde l es la longitud de onda, a la anchura de la rendija y n un numero entero.

La intensidad luminosa de las rendijas es máxima en la zona central de la pantalla y disminuye drásticamente lejos de esta zona. Cuando la longitud de onda coincida con la anchura de la rendija, no existirán franjas oscuras y la rendija actuará como una fuente luminosa.