Interferencia óptica
La interferencia óptica es la redistribución de la intensidad de la luz que resulta cuando las ondas coherentes se superponen, produciendo franjas brillantes y oscuras determinadas por su fase relativa.
Definition
El fenómeno en el que la intensidad de las ondas de luz coherentes superpuestas varía con la posición según su diferencia de fase, produciendo máximos donde las ondas se refuerzan y mínimos donde se anulan.
Scope
Este tema cubre la superposición de dos o más ondas de luz coherentes y los patrones de franjas resultantes. Incluye el experimento de la doble rendija de Young, las configuraciones de división de frente de onda y división de amplitud, la dependencia de la posición y el espaciado de las franjas con respecto a la diferencia de trayectoria y la longitud de onda, la interferencia de múltiples haces y sus franjas nítidas, y la relación entre la visibilidad de las franjas y la coherencia. Trata las condiciones para la interferencia constructiva y destructiva y la conservación de la energía a través de la redistribución en lugar de la pérdida.
Core questions
- ¿Qué condiciones de fase producen franjas de interferencia brillantes y oscuras?
- ¿Cómo depende el espaciado de las franjas de la geometría y la longitud de onda?
- ¿Cómo se produce la interferencia dividiendo un frente de onda versus dividiendo una amplitud?
- ¿Cómo la interferencia de múltiples haces agudiza las franjas?
Key concepts
- diferencia de fase
- diferencia de trayectoria óptica
- interferencia constructiva y destructiva
- espaciado de las franjas
- visibilidad de las franjas
- división del frente de onda
- división de amplitud
- interferencia de Fabry-Perot
Key theories
- Interferencia de dos haces
- Dos ondas coherentes se combinan para dar una intensidad que depende del coseno de su diferencia de fase, produciendo franjas espaciadas uniformemente; la doble rendija de Young es el ejemplo arquetípico que relaciona el espaciado de las franjas con la longitud de onda y la geometría.
- Interferencia de múltiples haces
- Cuando muchos haces de amplitud progresivamente decreciente interfieren, como entre dos superficies altamente reflectantes, la transmisión muestra picos muy estrechos y nítidos explotados en el interferómetro de Fabry-Perot.
Clinical relevance
La interferencia es el principio de funcionamiento de la tomografía de coherencia óptica, que produce imágenes transversales de la retina y otros tejidos midiendo la interferencia de la luz reflejada desde diferentes profundidades.
History
Young demostró la interferencia de la luz con su experimento de la doble rendija alrededor de 1801, proporcionando una fuerte evidencia para la teoría ondulatoria frente a la visión corpuscular de Newton. Fresnel extendió el análisis, y a finales del siglo XIX Fabry y Perot idearon el interferómetro de múltiples haces que lleva sus nombres, lo que permitió la espectroscopia de alta resolución.
Key figures
- Thomas Young
- Augustin-Jean Fresnel
- Charles Fabry
- Alfred Perot
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Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ¿La interferencia destruye la energía luminosa donde las franjas son oscuras?
- No; la energía se conserva y simplemente se redistribuye, por lo que la luz eliminada de las franjas oscuras reaparece como brillo extra en las franjas brillantes.
- ¿Por qué las fuentes deben ser coherentes para obtener franjas estables?
- Las franjas estables requieren una relación de fase constante entre las ondas que interfieren; si la fase relativa fluctúa rápidamente, como ocurre con fuentes independientes, el patrón de franjas se desplaza demasiado rápido para ser observado y se promedia.