Interferencias Entre Peliculas Delgadas

EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA DE YOUNG

El experimento de Young, también denominado experimento de la doble rendija, fue realizado en 1801 por Thomas Young, en un intento de discernir sobre la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la luz. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz procedente de una fuente lejana al difractarse en el paso por dos rejillas, resultado que contribuyó a la teoría de la naturaleza ondulatoria de la luz.

Posteriormente, la experiencia ha sido considerada fundamental a la hora de demostrar la dualidad onda corpúsculo, una característica de la mecánica cuántica. El experimento también puede realizarse con electrones, protones o neutrones, produciendo patrones de interferencia similares a los obtenidos cuando se realiza con luz. Aunque este experimento se presenta habitualmente en el contexto de la mecánica cuántica, fue diseñado mucho antes de la llegada de esta teoría para responder a la pregunta de si la luz tenía una naturaleza corpuscular o si, más bien, consistía en ondas viajando por el éter, análogamente a las ondas sonoras viajando en el aire. La naturaleza corpuscular de la luz se basaba principalmente en los trabajos de Newton. La naturaleza ondulatoria, en los trabajos clásicos de Hooke y Huygens.

Los patrones de interferencia observados restaban crédito a la teoría corpuscular. La teoría ondulatoria se mostró muy robusta hasta los comienzos del siglo XX, cuando nuevos experimentos empezaron a mostrar un comportamiento que sólo podía ser explicado por una naturaleza corpuscular de la luz. De este modo el experimento de la doble rendija y sus múltiples variantes se convirtieron en un experimento clásico por su claridad a la hora de presentar una de las principales características de la mecánica cuántica.

INTERFERENCIA EN PELICULAS DELGADAS

Si consideramos que estamos observando, con ángulos pequeños respecto a la normal, una película delgada de agua según se ve en la siguiente figura

Parte de la luz se refleja en la superficie superior. Puesto que la luz se mueve más lentamente en el agua que en el aire, existe un cambio de fase de 180º en esta reflexión. parte de la luz entra en la película y es parcialmente reflejada por la superficie interior agua-aire. Si la luz es casi perpendicular a la superficie, los dos rayos reflejados pueden entrar en el ángulo de visión situado en el punto P de la figura. La diferencia de caminos entre estos dos rayos es de 2t, siendo t el espesor de la película. Esta diferencia de caminos produce una diferencia de fase de (2t/l')360º, en donde l' es la longitud de onda de la luz en la película.

La diferencia de fase entre estos dos rayos es de 180º más la debida a la diferencia de caminos. Se produce interferencia destructiva cuando la diferencia de caminos es cero o un número entero de longitudes de onda l'. Se produce interferencia constructiva si la diferencia de caminos es un número impar de semilongitudes de onda. Podemos expresar estas condiciones de forma matemática. Cuando existe un cambio de fase de 180º debido a la reflexión, las condiciones para la interferencia son

Cuando una película delgada de agua sobre una superficie de vidrio, el rayo que se refleja en la superficie inferior agua-vidrio sufre también un cambio de fase de 180º debido a que el índice de refracción del vidrio es mayor que el del agua. Así pues los dos rayos indicados en la figura siguiente sufren un cambio de 180º después de la reflexión. La diferencia entre estos rayos se debe entonces solamente a la diferencia de caminos y viene dada por d = (2t/l')360º. Cuando existen dos cambios de fase de 180º en reflexiones las condiciones para la interferencia son

ANILLOS DE NEWTON Y PLANOS ÓPTICOS

Otra clase de patrones de interferencia en capas delgadas que dependen fundamentalmente de la variación del espesor de la películas y no del ángulo de incidencia (o reflexión) son los producidos por películas de aire entre

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