)|Humphrey Lloyd]] en las Transacciones de la Real Academia Irlandesa . [1] Su objetivo original era proporcionar más evidencia de la naturaleza ondulatoria de la luz , más allá de las proporcionadas por Thomas Young y Augustin-Jean Fresnel . En el experimento, la luz de una fuente de hendidura monocromática se refleja desde un ángulo pequeño desde una superficie de vidrio y, como resultado, parece provenir de una fuente virtual . La luz reflejada interfiere con la luz directa de la fuente, formando franjas de interferencia . [2] [3] Es la onda óptica análoga a un interferómetro marino . [4]
El espejo de Lloyd se utiliza para producir patrones de interferencia de dos fuentes que tienen diferencias importantes con respecto a los patrones de interferencia observados en el experimento de Young .
En una implementación moderna del espejo de Lloyd, un rayo láser divergente incide en un espejo de la superficie frontal en un ángulo rasante , de modo que parte de la luz viaja directamente a la pantalla (líneas azules en la Fig. 1) y parte de la luz se refleja. el espejo a la pantalla (líneas rojas). La luz reflejada forma una segunda fuente virtual que interfiere con la luz directa.
En el experimento de Young, las rendijas individuales muestran un patrón de difracción sobre el cual se superponen franjas de interferencia de las dos rendijas (Fig. 2). Por el contrario, el experimento del espejo de Lloyd no utiliza rendijas y muestra interferencia de dos fuentes sin las complicaciones de un patrón de difracción de una sola rendija superpuesta.
En el experimento de Young, la franja central que representa la misma longitud de camino es brillante debido a una interferencia constructiva . Por el contrario, en el espejo de Lloyd, la franja más cercana al espejo que representa la misma longitud de camino es oscura en lugar de brillante. Esto se debe a que la luz que se refleja en el espejo sufre un cambio de fase de 180° y, por tanto, provoca una interferencia destructiva cuando las longitudes de los caminos son iguales o cuando difieren en un número entero de longitudes de onda.
La aplicación más común del espejo de Lloyd es la fotolitografía UV y el nanopatrón. El espejo de Lloyd tiene importantes ventajas sobre los interferómetros de doble rendija.
Si se desea crear una serie de franjas de interferencia estrechamente espaciadas utilizando un interferómetro de doble rendija, se debe aumentar el espacio d entre las rendijas. Sin embargo, aumentar la separación de las rendijas requiere que el haz de entrada se amplíe para cubrir ambas rendijas. Esto resulta en una gran pérdida de potencia. Por el contrario, aumentar d en la técnica del espejo de Lloyd no produce una pérdida de potencia, ya que la segunda "rendija" es simplemente la imagen virtual reflejada de la fuente. Por lo tanto, el espejo de Lloyd permite la generación de patrones de interferencia finamente detallados y con suficiente brillo para aplicaciones como la fotolitografía. [5]
Los usos típicos de la fotolitografía de espejo de Lloyd incluirían la fabricación de rejillas de difracción para codificadores de superficie [6] y el modelado de las superficies de implantes médicos para mejorar la biofuncionalidad. [7]
Se pueden generar franjas moduladas por cos 2 de alta visibilidad de frecuencia espacial constante en una disposición de espejo de Lloyd's utilizando luz monocromática colimada paralela en lugar de una fuente puntual o de rendija. Las franjas uniformes generadas por esta disposición se pueden utilizar para medir las funciones de transferencia de modulación de detectores ópticos, como conjuntos de CCD, para caracterizar su rendimiento en función de la frecuencia espacial, la longitud de onda, la intensidad, etc. [8]
La salida de un espejo de Lloyd se analizó con una matriz de fotodiodos CCD para producir un medidor de ondas de transformada de Fourier compacto, de amplio rango y de alta precisión que podría usarse para analizar la salida espectral de láseres pulsados. [9]
A finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, los científicos de CSIRO utilizaron una técnica basada en el espejo de Lloyd para realizar mediciones precisas de la posición de varias fuentes de radio galácticas desde sitios costeros de Nueva Zelanda y Australia. Como se ilustra en la Fig. 3, la técnica consistía en observar las fuentes combinando rayos directos y reflejados desde altos acantilados con vistas al mar. Después de corregir la refracción atmosférica, estas observaciones permitieron trazar las trayectorias de las fuentes sobre el horizonte y determinar sus coordenadas celestes. [10] [11]
Una fuente acústica justo debajo de la superficie del agua genera interferencias constructivas y destructivas entre el camino directo y los caminos reflejados. Esto puede tener un impacto importante en las operaciones del sonar . [12]
Se ha implicado que el efecto espejo de Lloyd desempeña un papel importante a la hora de explicar por qué animales marinos como los manatíes y las ballenas han sido golpeados repetidamente por barcos y embarcaciones. La interferencia debida al espejo de Lloyd da como resultado que los sonidos de las hélices de baja frecuencia no sean perceptibles cerca de la superficie, donde ocurren la mayoría de los accidentes. Esto se debe a que en la superficie, los reflejos del sonido están desfasados casi 180 grados con respecto a las ondas incidentes. Combinado con efectos de propagación y sombra acústica, el resultado es que el animal marino es incapaz de oír un barco que se acerca antes de que haya sido atropellado o atrapado por las fuerzas hidrodinámicas del paso del barco. [13]