En física , el principio de Babinet [1] establece que el patrón de difracción de un cuerpo opaco es idéntico al de un agujero del mismo tamaño y forma, excepto por la intensidad general del haz delantero. Fue formulado en el siglo XIX por el físico francés Jacques Babinet .
Se ha derivado una versión cuántica del principio de Babinet en el contexto de las redes cuánticas. [2]
Supongamos que B es el cuerpo difractante original y B' es su complemento, es decir, un cuerpo transparente. La suma de los patrones de radiación causados por B y B' debe ser la misma que el patrón de radiación del haz sin interferencias. En los lugares donde el haz sin interferencias no hubiera llegado, esto significa que los patrones de radiación causados por B y B' deben ser opuestos en fase, pero iguales en amplitud.
Los patrones de difracción de aberturas o cuerpos de tamaño y forma conocidos se comparan con el patrón del objeto que se va a medir. Por ejemplo, el tamaño de los glóbulos rojos se puede encontrar comparando su patrón de difracción con una matriz de pequeños agujeros. Una consecuencia del principio de Babinet es la paradoja de extinción , que establece que en el límite de difracción , la radiación eliminada del haz debido a una partícula es igual al doble de la sección transversal de la partícula multiplicada por el flujo. Esto se debe a que la cantidad de radiación absorbida o reflejada es igual al flujo a través de la sección transversal de la partícula, pero según el principio de Babinet, la luz difractada hacia adelante es la misma que la luz que pasaría a través de un agujero con la forma de una partícula; por lo tanto, la cantidad de luz difractada hacia adelante también es igual al flujo a través de la sección transversal de la partícula.
El principio se utiliza con mayor frecuencia en óptica , pero también es válido para otras formas de radiación electromagnética y, de hecho, es un teorema general [ cita requerida ] de difracción en mecánica ondulatoria . El principio de Babinet se utiliza principalmente en su capacidad para detectar equivalencias en tamaño y forma. [ aclaración necesaria ]
El efecto se puede observar de forma sencilla utilizando un láser . Primero, se coloca un alambre fino (de aproximadamente 0,1 mm) en el haz del láser y se observa el patrón de difracción. A continuación, se observa el patrón de difracción cuando el láser pasa a través de una rendija estrecha. La rendija se puede realizar utilizando una impresora láser o una fotocopiadora para imprimir sobre una película de plástico transparente o utilizando un alfiler para dibujar una línea sobre un trozo de vidrio que se ha ahumado sobre la llama de una vela.
El principio de Babinet se puede utilizar en ingeniería de antenas para encontrar impedancias complementarias . Una consecuencia del principio establece que:
donde Z metal y Z ranura son impedancias de entrada de las piezas radiantes de metal y ranura, y es la impedancia intrínseca del medio en el que está inmersa la estructura. Además, Z ranura no es solo la impedancia de la ranura, sino que puede verse como la impedancia de la estructura complementaria (un dipolo o bucle en muchos casos). Además, a menudo se hace referencia al metal Z como pantalla Z , donde la pantalla proviene de la definición óptica. La lámina delgada o pantalla no tiene que ser de metal, sino cualquier material que soporte un (vector de densidad de corriente) que conduzca a un potencial magnético . Un problema con esta ecuación es que la pantalla debe ser relativamente delgada para la longitud de onda dada (o rango de la misma). Si no lo es, pueden comenzar a formarse modos o los campos marginales pueden dejar de ser despreciables.
Para una definición más general de Eta o impedancia intrínseca, . Nótese que el principio de Babinet no tiene en cuenta la polarización. En 1946, HG Booker publicó Antenas de ranura y su relación con las antenas de cable complementarias para ampliar el principio de Babinet y tener en cuenta la polarización (también conocido como extensión de Booker). Esta información se extrae, como se indicó anteriormente, del libro de texto de Balanis sobre teoría de antenas de tercera edición .
