Interferencia de ondas

Fenómeno resultante de la superposición de dos ondas.

La interferencia de dos ondas. En fase : las dos ondas inferiores se combinan (panel izquierdo), lo que da como resultado una onda de amplitud añadida (interferencia constructiva) . Fuera de fase : (aquí 180 grados), las dos ondas inferiores se combinan (panel derecho), lo que da como resultado una onda de amplitud cero (interferencia destructiva) .

En física , la interferencia es un fenómeno en el que dos ondas coherentes se combinan sumando sus intensidades o desplazamientos teniendo debidamente en cuenta su diferencia de fase . La onda resultante puede tener mayor intensidad ( interferencia constructiva ) o menor amplitud ( interferencia destructiva ) si las dos ondas están en fase o desfasadas, respectivamente. Los efectos de interferencia se pueden observar en todo tipo de ondas, por ejemplo, luminosas , radioeléctricas , acústicas , ondas de agua superficiales , ondas de gravedad o ondas materiales , así como en altavoces como ondas eléctricas.

Etimología

La palabra interferencia se deriva de las palabras latinas inter que significa "entre" y fere que significa "golpe o golpe", y fue utilizada en el contexto de la superposición de ondas por Thomas Young en 1801. ^{[1] [2] [3]}

Mecanismos

Interferencia de las ondas que viajan hacia la derecha (verde) y hacia la izquierda (azul) en el espacio bidimensional, lo que resulta en la onda final (roja)

Interferencia de ondas de dos fuentes puntuales.

Animación recortada de exploración por tomografía de la interferencia de la luz láser que pasa a través de dos orificios (bordes laterales).

El principio de superposición de ondas establece que cuando dos o más ondas que se propagan del mismo tipo inciden en el mismo punto, la amplitud resultante en ese punto es igual a la suma vectorial de las amplitudes de las ondas individuales. ^[4] Si la cresta de una onda se encuentra con la cresta de otra onda de la misma frecuencia en el mismo punto, entonces la amplitud es la suma de las amplitudes individuales; esto es interferencia constructiva. Si la cresta de una onda se encuentra con el valle de otra onda, entonces la amplitud es igual a la diferencia entre las amplitudes individuales; esto se conoce como interferencia destructiva. En los medios ideales (el agua y el aire son casi ideales) la energía siempre se conserva, en los puntos de interferencia destructiva la energía se almacena en la elasticidad del medio. Por ejemplo, cuando se dejan caer dos piedras en un estanque, se observa un patrón; pero eventualmente las olas continúan, y sólo cuando llegan a la orilla la energía se absorbe del medio.

Fotografía de una región de 1,5 cm x 1 cm de una película de jabón bajo luz blanca. La variación del espesor de la película y la geometría de visualización determinan qué colores sufren interferencias constructivas o destructivas. Las pequeñas burbujas afectan significativamente el espesor de la película circundante.

La interferencia constructiva ocurre cuando la diferencia de fase entre las ondas es un múltiplo par de π (180°), mientras que la interferencia destructiva ocurre cuando la diferencia es un múltiplo impar de π . Si la diferencia entre las fases es intermedia entre estos dos extremos, entonces la magnitud del desplazamiento de las ondas sumadas se encuentra entre los valores mínimo y máximo.

Consideremos, por ejemplo, lo que sucede cuando dos piedras idénticas se dejan caer en un charco de agua tranquila en diferentes lugares. Cada piedra genera una onda circular que se propaga hacia afuera desde el punto donde se dejó caer. Cuando las dos ondas se superponen, el desplazamiento neto en un punto particular es la suma de los desplazamientos de las ondas individuales. En algunos puntos, estos estarán en fase y producirán un desplazamiento máximo. En otros lugares, las ondas estarán en contrafase y no habrá desplazamiento neto en estos puntos. Por lo tanto, partes de la superficie serán estacionarias; se ven en la figura de arriba y a la derecha como líneas estacionarias de color azul verdoso que irradian desde el centro.

La interferencia de la luz es un fenómeno único en el sentido de que nunca podemos observar la superposición del campo EM directamente como podemos hacerlo, por ejemplo, en el agua. La superposición en el campo EM es un fenómeno asumido y necesario para explicar cómo dos haces de luz se atraviesan y continúan en sus respectivos caminos. Los principales ejemplos de interferencia de la luz son el famoso experimento de la doble rendija , el moteado láser , los revestimientos antirreflectantes y los interferómetros .

Además del modelo de ondas clásico para comprender la interferencia óptica, las ondas de materia cuántica también demuestran interferencia.

Funciones de onda de valor real

Lo anterior se puede demostrar en una dimensión derivando la fórmula para la suma de dos ondas. La ecuación para la amplitud de una onda sinusoidal que viaja hacia la derecha a lo largo del eje x es

$${\displaystyle W_{1}(x,t)=A\cos(kx-\omega t)}$$

número de ondafrecuencia angular ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle k=2\pi /\lambda }$ ${\displaystyle \omega =2\pi f}$

$${\displaystyle W_{2}(x,t)=A\cos(kx-\omega t+\varphi )}$$

radianessuperpondrán ${\displaystyle \varphi }$

$${\displaystyle W_{1}+W_{2}=A[\cos(kx-\omega t)+\cos(kx-\omega t+\varphi )].}$$

identidad trigonométrica ${\textstyle \cos a+\cos b=2\cos \left({a-b \over 2}\right)\cos \left({a+b \over 2}\right),}$

$${\displaystyle W_{1}+W_{2}=2A\cos \left({\varphi \over 2}\right)\cos \left(kx-\omega t+{\varphi \over 2}\right).}$$

${\displaystyle \varphi /2}$

• Interferencia constructiva : Si la diferencia de fase es un múltiplo par de π : entonces , la suma de las dos ondas es una onda con el doble de amplitud ${\displaystyle \varphi =\ldots ,-4\pi ,-2\pi ,0,2\pi ,4\pi ,\ldots }$ ${\displaystyle \left|\cos(\varphi /2)\right|=1}$
  $${\displaystyle W_{1}+W_{2}=2A\cos(kx-\omega t)}$$
• Interferencia destructiva : Si la diferencia de fase es un múltiplo impar de π : entonces , la suma de las dos ondas es cero ${\displaystyle \varphi =\ldots ,-3\pi ,\,-\pi ,\,\pi ,\,3\pi ,\,5\pi ,\ldots }$ ${\displaystyle \cos(\varphi /2)=0\,}$
  $${\displaystyle W_{1}+W_{2}=0}$$

Entre dos ondas planas

Disposición geométrica para la interferencia de dos ondas planas.

Franjas de interferencia en ondas planas superpuestas

Se obtiene una forma simple de patrón de interferencia si dos ondas planas de la misma frecuencia se cruzan formando un ángulo. La interferencia es esencialmente un proceso de redistribución de energía. La energía que se pierde durante la interferencia destructiva se recupera durante la interferencia constructiva. Una onda viaja horizontalmente y la otra viaja hacia abajo formando un ángulo θ con respecto a la primera onda. Suponiendo que las dos ondas están en fase en el punto B , entonces la fase relativa cambia a lo largo del eje x . La diferencia de fase en el punto A está dada por

$${\displaystyle \Delta \varphi ={\frac {2\pi d}{\lambda }}={\frac {2\pi x\sin \theta }{\lambda }}.}$$

Se puede observar que las dos ondas están en fase cuando

$${\displaystyle {\frac {x\sin \theta }{\lambda }}=0,\pm 1,\pm 2,\ldots ,}$$

y están medio ciclo desfasados ​​cuando

$${\displaystyle {\frac {x\sin \theta }{\lambda }}=\pm {\frac {1}{2}},\pm {\frac {3}{2}},\ldots }$$

La interferencia constructiva se produce cuando las ondas están en fase y la interferencia destructiva cuando están medio ciclo desfasadas. Así, se produce un patrón de franjas de interferencia, donde la separación de los máximos es

$${\displaystyle d_{f}={\frac {\lambda }{\sin \theta }}}$$

y d _f se conoce como espacio marginal. El espaciado de franjas aumenta con el aumento de la longitud de onda y con la disminución del ángulo θ .

Las franjas se observan dondequiera que las dos ondas se superpongan y el espaciado de las franjas sea uniforme en todas partes.

Entre dos ondas esféricas

Interferencia óptica entre dos fuentes puntuales que tienen diferentes longitudes de onda y separaciones de fuentes.

Una fuente puntual produce una onda esférica. Si la luz de dos fuentes puntuales se superpone, el patrón de interferencia traza la forma en que varía la diferencia de fase entre las dos ondas en el espacio. Esto depende de la longitud de onda y de la separación de las fuentes puntuales. La figura de la derecha muestra la interferencia entre dos ondas esféricas. La longitud de onda aumenta de arriba a abajo y la distancia entre las fuentes aumenta de izquierda a derecha.

Cuando el plano de observación está lo suficientemente lejos, el patrón de franjas será una serie de líneas casi rectas, ya que las ondas serán entonces casi planas.

Múltiples haces

La interferencia se produce cuando se suman varias ondas, siempre que las diferencias de fase entre ellas permanezcan constantes durante el tiempo de observación.

A veces es deseable que varias ondas de la misma frecuencia y amplitud sumen cero (es decir, interfieran destructivamente, se cancelen). Este es el principio detrás, por ejemplo, de la energía trifásica y de la red de difracción . En ambos casos, el resultado se consigue mediante una separación uniforme de las fases.

Es fácil ver que un conjunto de ondas se cancelará si tienen la misma amplitud y sus fases están espaciadas en ángulos iguales. Usando fasores , cada onda se puede representar como las ondas desde hasta , donde ${\displaystyle Ae^{i\varphi _{n}}}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle n=0}$ ${\displaystyle n=N-1}$

$${\displaystyle \varphi _{n}-\varphi _{n-1}={\frac {2\pi }{N}}.}$$

Para mostrar que

$${\displaystyle \sum _{n=0}^{N-1}Ae^{i\varphi _{n}}=0}$$

uno simplemente asume lo contrario, luego multiplica ambos lados por ${\displaystyle e^{i{\frac {2\pi }{N}}}.}$

El interferómetro Fabry-Pérot utiliza interferencia entre múltiples reflexiones.

Se puede considerar que una rejilla de difracción es un interferómetro de haces múltiples; ya que los picos que produce son generados por interferencia entre la luz transmitida por cada uno de los elementos de la rejilla; consulte interferencia versus difracción para una discusión más detallada.

Funciones de onda de valores complejos

Las ondas mecánicas y de gravedad se pueden observar directamente: son funciones de onda de valor real; Las ondas ópticas y de materia no se pueden observar directamente: son funciones de onda de valores complejos . Algunas de las diferencias entre la interferencia de ondas de valor real y la de valor complejo incluyen:

1. La interferencia involucra diferentes tipos de funciones matemáticas: una onda clásica es una función real que representa el desplazamiento desde una posición de equilibrio; una función de onda óptica o cuántica es una función compleja . Una onda clásica en cualquier punto puede ser positiva o negativa; la función de probabilidad cuántica no es negativa.
2. Dos ondas reales diferentes cualesquiera en el mismo medio interfieren; las ondas complejas deben ser coherentes para interferir. En la práctica, esto significa que la onda debe provenir de la misma fuente y tener frecuencias similares.
3. La interferencia de ondas real se obtiene simplemente sumando los desplazamientos desde el equilibrio (o amplitudes) de las dos ondas; En la interferencia de ondas complejas, medimos el módulo de la función de onda al cuadrado.

Interferencia de ondas ópticas

Creación de franjas de interferencia mediante un plano óptico sobre una superficie reflectante. Los rayos de luz de una fuente monocromática atraviesan el vidrio y se reflejan tanto en la superficie inferior del piso como en la superficie de soporte. El pequeño espacio entre las superficies significa que los dos rayos reflejados tienen diferentes longitudes de trayectoria. Además, el rayo reflejado desde la placa inferior sufre una inversión de fase de 180°. Como resultado, en los lugares (a) donde la diferencia de trayectoria es un múltiplo impar de λ/2, las ondas se refuerzan. En los lugares (b) donde la diferencia de trayectoria es un múltiplo par de λ/2, las ondas se cancelan. Dado que el espacio entre las superficies varía ligeramente en ancho en diferentes puntos, se ven una serie de bandas alternas brillantes y oscuras, franjas de interferencia .

Debido a que la frecuencia de las ondas de luz (~10· ¹⁴ Hz) es demasiado alta para que los detectores disponibles actualmente detecten la variación del campo eléctrico de la luz, sólo es posible observar la intensidad de un patrón de interferencia óptica. La intensidad de la luz en un punto dado es proporcional al cuadrado de la amplitud media de la onda. Esto se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera. El desplazamiento de las dos ondas en un punto r es:

$${\displaystyle U_{1}(\mathbf {r} ,t)=A_{1}(\mathbf {r} )e^{i[\varphi _{1}(\mathbf {r} )-\omega t]}}$$

$${\displaystyle U_{2}(\mathbf {r} ,t)=A_{2}(\mathbf {r} )e^{i[\varphi _{2}(\mathbf {r} )-\omega t]}}$$

donde A representa la magnitud del desplazamiento, φ representa la fase y ω representa la frecuencia angular .

El desplazamiento de las ondas sumadas es

$${\displaystyle U(\mathbf {r} ,t)=A_{1}(\mathbf {r} )e^{i[\varphi _{1}(\mathbf {r} )-\omega t]}+A_{2}(\mathbf {r} )e^{i[\varphi _{2}(\mathbf {r} )-\omega t]}.}$$

La intensidad de la luz en r está dada por

$${\displaystyle I(\mathbf {r} )=\int U(\mathbf {r} ,t)U^{*}(\mathbf {r} ,t)\,dt\propto A_{1}^{2}(\mathbf {r} )+A_{2}^{2}(\mathbf {r} )+2A_{1}(\mathbf {r} )A_{2}(\mathbf {r} )\cos[\varphi _{1}(\mathbf {r} )-\varphi _{2}(\mathbf {r} )].}$$

Esto se puede expresar en términos de las intensidades de las ondas individuales como

$${\displaystyle I(\mathbf {r} )=I_{1}(\mathbf {r} )+I_{2}(\mathbf {r} )+2{\sqrt {I_{1}(\mathbf {r} )I_{2}(\mathbf {r} )}}\cos[\varphi _{1}(\mathbf {r} )-\varphi _{2}(\mathbf {r} )].}$$

Por lo tanto, el patrón de interferencia traza la diferencia de fase entre las dos ondas, y los máximos se producen cuando la diferencia de fase es un múltiplo de 2 π . Si los dos haces tienen la misma intensidad, los máximos son cuatro veces más brillantes que los haces individuales y los mínimos tienen intensidad cero.

Clásicamente, las dos ondas deben tener la misma polarización para dar lugar a franjas de interferencia, ya que no es posible que ondas de diferentes polarizaciones se cancelen entre sí o se sumen. En cambio, cuando se suman ondas de diferente polarización, dan lugar a una onda de diferente estado de polarización .

Mecánica cuántica las teorías de Paul Dirac y Richard Feynman ofrecen un enfoque más moderno. Dirac demostró que cada cuanto o fotón de luz actúa por sí solo, lo que afirmó como "cada fotón interfiere consigo mismo". Richard Feynman demostró que al evaluar una integral de ruta donde se consideran todas las rutas posibles, surgirán una cantidad de rutas de mayor probabilidad. En películas delgadas, por ejemplo, un espesor de película que no sea múltiplo de la longitud de onda de la luz no permitirá que los cuantos atraviesen, sólo es posible la reflexión.

Requisitos de fuente de luz

La discusión anterior supone que las ondas que interfieren entre sí son monocromáticas, es decir, tienen una sola frecuencia; esto requiere que sean infinitas en el tiempo. Sin embargo, esto no es ni práctico ni necesario. Dos ondas idénticas de duración finita cuya frecuencia es fija durante ese período darán lugar a un patrón de interferencia mientras se superponen. Dos ondas idénticas que constan de un espectro estrecho de ondas de frecuencia de duración finita (pero más cortas que su tiempo de coherencia), darán una serie de patrones de franjas con espaciamientos ligeramente diferentes, y siempre que la dispersión de los espaciamientos sea significativamente menor que el espaciamiento de franjas promedio. , se observará nuevamente un patrón de franjas durante el tiempo en que las dos ondas se superpongan.

Las fuentes de luz convencionales emiten ondas de diferentes frecuencias y en diferentes momentos desde diferentes puntos de la fuente. Si la luz se divide en dos ondas y luego se vuelve a combinar, cada onda de luz individual puede generar un patrón de interferencia con su otra mitad, pero los patrones de franjas individuales generados tendrán diferentes fases y espaciamientos, y normalmente no será observable ningún patrón de franjas general. . Sin embargo, las fuentes de luz de un solo elemento, como las lámparas de vapor de sodio o de mercurio, tienen líneas de emisión con espectros de frecuencia bastante estrechos. Cuando estos se filtran espacialmente y en color, y luego se dividen en dos ondas, se pueden superponer para generar franjas de interferencia. ^[5] Toda la interferometría antes de la invención del láser se realizaba utilizando dichas fuentes y tenía una amplia gama de aplicaciones exitosas.

Un rayo láser generalmente se aproxima mucho más a una fuente monocromática y, por lo tanto, es mucho más sencillo generar franjas de interferencia utilizando un láser. La facilidad con la que se pueden observar las franjas de interferencia con un rayo láser a veces puede causar problemas, ya que los reflejos parásitos pueden dar lugar a franjas de interferencia espurias que pueden dar lugar a errores.

Normalmente, en interferometría se utiliza un solo rayo láser, aunque se han observado interferencias al utilizar dos láseres independientes cuyas frecuencias coincidían lo suficiente para satisfacer los requisitos de fase. ^[6] Esto también se ha observado en el caso de interferencias de campo amplio entre dos fuentes láser incoherentes. ^[7]

También es posible observar franjas de interferencia utilizando luz blanca. Se puede considerar que un patrón de franjas de luz blanca está formado por un "espectro" de patrones de franjas, cada uno de ellos con un espaciado ligeramente diferente. Si todos los patrones de franjas están en fase en el centro, entonces las franjas aumentarán de tamaño a medida que la longitud de onda disminuye y la intensidad sumada mostrará de tres a cuatro franjas de color variable. Young describe esto con mucha elegancia en su análisis de la interferencia de dos rendijas. Dado que las franjas de luz blanca se obtienen sólo cuando las dos ondas han viajado distancias iguales desde la fuente de luz, pueden ser muy útiles en interferometría, ya que permiten identificar la franja de diferencia de trayectoria cero. ^[8]

Arreglos ópticos

Para generar franjas de interferencia, la luz de la fuente debe dividirse en dos ondas que luego deben volver a combinarse. Tradicionalmente, los interferómetros se han clasificado como sistemas de división de amplitud o de división de frente de onda.

En un sistema de división de amplitud, se utiliza un divisor de haz para dividir la luz en dos haces que viajan en diferentes direcciones, que luego se superponen para producir el patrón de interferencia. El interferómetro de Michelson y el interferómetro de Mach-Zehnder son ejemplos de sistemas de división de amplitud.

En los sistemas de división de frente de onda, la onda se divide en el espacio; algunos ejemplos son el interferómetro de doble rendija de Young y el espejo de Lloyd .

La interferencia también se puede observar en fenómenos cotidianos como la iridiscencia y la coloración estructural . Por ejemplo, los colores que se ven en una pompa de jabón surgen de la interferencia de la luz que se refleja en las superficies frontal y posterior de la fina película de jabón. Dependiendo del espesor de la película, los diferentes colores interfieren de forma constructiva y destructiva.

• Iridiscencia causada por interferencia de película delgada.
• 
  Smartphone con panel trasero iridiscente
• 
  Un derrame de petróleo
• 
  Interferencia de luz blanca en una pompa de jabón.

Interferencia cuántica

La interferencia cuántica (el comportamiento ondulatorio observado de la materia ^[9] ) se parece a la interferencia óptica. Sea una solución de función de onda de la ecuación de Schrödinger para un objeto de mecánica cuántica. Entonces la probabilidad de observar el objeto en la posición es donde * indica conjugación compleja . La interferencia cuántica se refiere a la cuestión de esta probabilidad cuando la función de onda se expresa como una suma o superposición lineal de dos términos : ${\displaystyle \Psi (x,t)}$ ${\displaystyle P(x)}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle P(x)=|\Psi (x,t)|^{2}=\Psi ^{*}(x,t)\Psi (x,t)}$ ${\displaystyle \Psi (x,t)=\Psi _{A}(x,t)+\Psi _{B}(x,t)}$

$${\displaystyle P(x)=|\Psi (x,t)|^{2}=|\Psi _{A}(x,t)|^{2}+|\Psi _{B}(x,t)|^{2}+(\Psi _{A}^{*}(x,t)\Psi _{B}(x,t)+\Psi _{A}(x,t)\Psi _{B}^{*}(x,t))}$$

Generalmente, y corresponden a situaciones distintas A y B. Cuando este es el caso, la ecuación indica que el objeto puede estar en la situación A o en la situación B. La ecuación anterior puede entonces interpretarse como: La probabilidad de encontrar el objeto en es la probabilidad de encontrar el objeto cuando está en la situación A más la probabilidad de encontrar el objeto cuando está en la situación B más un término adicional. Este término adicional, que se denomina término de interferencia cuántica , se encuentra en la ecuación anterior. Como en el caso de onda clásica anterior, el término de interferencia cuántica se puede sumar (interferencia constructiva) o restar (interferencia destructiva) en la ecuación anterior dependiendo de si el término de interferencia cuántica es positivo o negativo. Si este término está ausente para todos , entonces no hay interferencia mecánica cuántica asociada con las situaciones A y B. ${\displaystyle \Psi _{A}(x,t)}$ ${\displaystyle \Psi _{B}(x,t)}$ ${\displaystyle \Psi (x,t)=\Psi _{A}(x,t)+\Psi _{B}(x,t)}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle \Psi _{A}^{*}(x,t)\Psi _{B}(x,t)+\Psi _{A}(x,t)\Psi _{B}^{*}(x,t)}$ ${\displaystyle |\Psi _{A}(x,t)|^{2}+|\Psi _{B}(x,t)|^{2}}$ ${\displaystyle x}$

El ejemplo más conocido de interferencia cuántica es el experimento de la doble rendija . En este experimento, las ondas de materia de electrones, átomos o moléculas se acercan a una barrera con dos rendijas. Una rendija se convierte y la otra se convierte . El patrón de interferencia se produce en el lado opuesto, observado por detectores adecuados a las partículas que originan la onda de materia . ^[10] El patrón coincide con el patrón óptico de doble rendija. ${\displaystyle \Psi _{A}(x,t)}$ ${\displaystyle \Psi _{B}(x,t)}$

Aplicaciones

Derrotar

En acústica , un tiempo es un patrón de interferencia entre dos sonidos de frecuencias ligeramente diferentes , percibido como una variación periódica de volumen cuyo ritmo es la diferencia de las dos frecuencias.

Con instrumentos de afinación que pueden producir tonos sostenidos, los ritmos se pueden reconocer fácilmente. Afinar dos tonos al unísono presentará un efecto peculiar: cuando los dos tonos tienen un tono cercano pero no son idénticos, la diferencia de frecuencia genera el latido. El volumen varía como en un trémolo, ya que los sonidos interfieren alternativamente de forma constructiva y destructiva. A medida que los dos tonos se acercan gradualmente al unísono, el ritmo se hace más lento y puede llegar a ser tan lento que resulta imperceptible. A medida que los dos tonos se separan, su frecuencia de batido comienza a acercarse al rango de percepción humana del tono, ^[11] el batido comienza a sonar como una nota y se produce un tono combinado . Este tono combinado también puede denominarse fundamental faltante , ya que la frecuencia de batido de dos tonos cualesquiera es equivalente a la frecuencia de su frecuencia fundamental implícita.

Interferometría óptica

La interferometría ha desempeñado un papel importante en el avance de la física y también tiene una amplia gama de aplicaciones en mediciones físicas y de ingeniería.

El interferómetro de doble rendija de Thomas Young en 1803 demostró franjas de interferencia cuando dos pequeños agujeros eran iluminados por la luz de otro pequeño agujero que estaba iluminado por la luz solar. Young pudo estimar la longitud de onda de diferentes colores en el espectro a partir del espaciado de las franjas. El experimento jugó un papel importante en la aceptación general de la teoría ondulatoria de la luz. ^[8] En mecánica cuántica, se considera que este experimento demuestra la inseparabilidad de las naturalezas ondulatoria y partícula de la luz y otras partículas cuánticas ( dualidad onda-partícula ). A Richard Feynman le gustaba decir que toda la mecánica cuántica puede deducirse reflexionando detenidamente sobre las implicaciones de este único experimento. ^[12]

Los resultados del experimento de Michelson-Morley generalmente se consideran la primera evidencia sólida en contra de la teoría del éter luminífero y a favor de la relatividad especial .

La interferometría se ha utilizado para definir y calibrar estándares de longitud . Cuando se definió el metro como la distancia entre dos marcas en una barra de platino-iridio, Michelson y Benoît utilizaron la interferometría para medir la longitud de onda de la línea roja de cadmio en el nuevo estándar, y también demostraron que podía usarse como estándar de longitud. Sesenta años más tarde, en 1960, el metro en el nuevo sistema SI se definió como igual a 1.650.763,73 longitudes de onda de la línea de emisión naranja-roja en el espectro electromagnético del átomo de criptón-86 en el vacío. Esta definición fue sustituida en 1983 al definir el metro como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo específico. La interferometría sigue siendo fundamental para establecer la cadena de calibración en la medición de longitud.

La interferometría se utiliza en la calibración de medidores de deslizamiento (llamados bloques patrón en los EE. UU.) y en máquinas de medición de coordenadas . También se utiliza en las pruebas de componentes ópticos. ^[13]

Interferometría de radio

El Very Large Array , un conjunto interferométrico formado a partir de muchos telescopios más pequeños , como muchos radiotelescopios más grandes .

En 1946 se desarrolló una técnica llamada interferometría astronómica . Los radiointerferómetros astronómicos suelen consistir en conjuntos de antenas parabólicas o conjuntos bidimensionales de antenas omnidireccionales. Todos los telescopios del conjunto están muy separados y normalmente están conectados entre sí mediante cable coaxial , guía de ondas , fibra óptica u otro tipo de línea de transmisión . La interferometría aumenta la señal total recopilada, pero su objetivo principal es aumentar enormemente la resolución mediante un proceso llamado síntesis de apertura . Esta técnica funciona superponiendo (interfiriendo) las ondas de señal de los diferentes telescopios según el principio de que las ondas que coinciden con la misma fase se sumarán entre sí, mientras que dos ondas que tienen fases opuestas se cancelarán entre sí. Esto crea un telescopio combinado que es equivalente en resolución (aunque no en sensibilidad) a una sola antena cuyo diámetro es igual al espaciado de las antenas más alejadas del conjunto.

Interferometría acústica

Un interferómetro acústico es un instrumento para medir las características físicas de las ondas sonoras en un gas o líquido, como la velocidad , la longitud de onda, la absorción o la impedancia . Un cristal vibrante crea ondas ultrasónicas que se irradian al medio. Las ondas chocan contra un reflector colocado paralelo al cristal, se reflejan hacia la fuente y se miden.

Ver también

• Control activo de ruido
• Beat (acústica)
• Coherencia (física)
• Difracción
• Flecos Haidinger
• Litografía de interferencia
• Visibilidad de interferencia
• Interferómetro
• El espejo de Lloyd
• Patrón muaré
• Interferencia multitrayecto
• anillos de newton
• Longitud del camino óptico
• Interferencia de película delgada
• Criterio de rugosidad de Rayleigh
• Actualización

Referencias

1. Sobre el mecanismo del ojo / por Thomas Young.; Joven, Tomás; University College, Servicios de biblioteca de Londres (1801). Joven, Thomas, 1773-1829. Servicios de biblioteca de UCL del University College London (UCL). Londres: impreso por W. Bulmer and Co., Cleveland Row, St. James's.
2. Jones, Peter Ward (2001). Prensa de la Universidad de Oxford. Música de Oxford en línea. Prensa de la Universidad de Oxford. doi : 10.1093/gmo/9781561592630.article.20622.
3. Kipnis, Nahum (1991). Historia del Principio de Interferencia de la Luz. doi :10.1007/978-3-0348-8652-9. ISBN 978-3-0348-9717-4.
4. Ockenga, Wymke. Contraste de fase. Leika Science Lab, 9 de junio de 2011. "Si dos ondas interfieren, la amplitud de la onda de luz resultante será igual a la suma vectorial de las amplitudes de las dos ondas que interfieren".
5. Acero, WH (1986). Interferometría . Cambridge: Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 0-521-31162-4.
6. Pfleegor, RL; Mandel, L. (1967). "Interferencia de haces de fotones independientes". Física. Rdo . 159 (5): 1084–1088. Código bibliográfico : 1967PhRv..159.1084P. doi : 10.1103/physrev.159.1084.
7. Patel, R.; Achamfuo-Yeboah, S.; Luz R.; Clark M. (2014). "Interferometría de dos láseres de campo amplio". Óptica Express . 22 (22): 27094–27101. Código Bib : 2014OExpr..2227094P. doi : 10.1364/OE.22.027094 . PMID  25401860.
8. Nacido, Max ; Lobo, Emil (1999). Principios de la Óptica . Cambridge: Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 0-521-64222-1.
9. Feynman R , Leighton R y Sands M. , The Feynman Lectures Website, septiembre de 2013. "The Feynman Lectures on Physics, Volume III" (edición en línea)
10. Bach, Roger; Papa, Damián; Liou, Sy-Hwang; Batelaan, Herman (13 de marzo de 2013). "Difracción de electrones controlada por doble rendija". Nueva Revista de Física . 15 (3). Publicación de IOP: 033018. arXiv : 1210.6243 . doi :10.1088/1367-2630/15/3/033018. ISSN  1367-2630. S2CID  832961.
11. Levitin, Daniel J. (2006). Este es tu cerebro en la música: la ciencia de una obsesión humana . Dutton. pag. 22.ISBN​ 978-0525949695.
12. Greene, Brian (1999). El universo elegante: supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría definitiva . Nueva York: WW Norton. págs. 97-109. ISBN 978-0-393-04688-5.
13. RS Longhurst, Óptica física y geométrica , 1968, Longmans, Londres.

enlaces externos

• Modelo de simulación sencillo de JavaScript de interferencia de ondas unidimensionales
• Expresiones de posición y espaciado de franjas.
• Simulación Java de interferencia de ondas de agua 1
• Simulación Java de interferencia de ondas de agua 2.
• Animaciones flash que demuestran interferencias Archivado el 24 de junio de 2009 en Wayback Machine.