Difracción
El científico italiano Francesco Maria Grimaldi acuñó la palabra "difracción" y fue el primero en registrar observaciones precisas del fenómeno en 1660.
Sin embargo, si son múltiples aberturas muy cercanas, pueden resultar en un patrón complejo de intensidad variable.
Además, la mecánica cuántica también demuestra que la masa posee ondas de materia, y por lo tanto, experimenta difracción (la cual es mensurable desde niveles subatómicos a niveles moleculares).
Richard Feynman observa que "la difracción" tiende a ser utilizada cuando se refiere a muchas fuentes ondulatorias, e "interferencia" cuándo solo son consideradas unas cuantas.
Thomas Young realizó un experimento celebrado en 1803 que demostraba la interferencia de dos rendijas estrechamente espaciadas.
El desplazamiento ondulatorio en cualquier punto subsecuente es la suma de estas ondas secundarias.
La trayectoria está determinada tanto por el entorno físico como la geometría de la rendija, la distancia de la pantalla y las condiciones iniciales cuando el fotón es creado.
Este enfoque tiene algunas semejanzas llamativas con el principio de Fresnel - Huygens; según el que cada rendija actúa como una fuente secundaria de luz, dando lugar a diferentes trayectorias para que los fotones atraviesen las rendijas.
Los efectos de la difracción a menudo se observan en la vida cotidiana.
Este principio puede usarse para diseñar una rejilla con una estructura que pueda producir cualquier patrón deseado de difracción; El holograma en una tarjeta de crédito es un ejemplo.
La difracción en la atmósfera debido a que partículas pequeñas pueden hacer que se observe un anillo resplandeciente alrededor de una fuente de luz brillante como el Sol o la Luna.
[10] Todos estos efectos son consecuencia del hecho de que la luz se propaga como una onda.
Las olas oceánicas se difractan alrededor de embarcaderos y algunos otros obstáculos.
[11] La difracción también puede ser una consideración en algunas aplicaciones técnicas; ya que establece un límite fundamental para la resolución de una cámara, telescopio o microscopio.
A continuación se presentan otros ejemplos de difracción.
Esto puede explicarse suponiendo que la hendidura se comporta como si tuviera una gran cantidad de fuentes puntuales espaciadas uniformemente a lo ancho de la hendidura.
Si la luz incidente es coherente, todas estas fuentes pasan a tener la misma fase.
Podemos encontrar el ángulo en el que se obtendrá un primer mínimo en la luz difractada mediante el siguiente razonamiento.
para que la intensidad mínima ocurra en un ángulo θ min definido por: donde: Se puede usar un argumento similar para indicar que si imaginamos que la rendija se divide en cuatro, seis, ocho partes, etc., los mínimos se obtienen en ángulos θn dados por donde: No existe un argumento tan simple que nos permita definir los máximos del patrón de difracción.
La función delta solo tiene dependencia radial, así que el Operador de Laplace (a.k.a.
) es: Esta solución supone que la fuente de la función delta se encuentra en el origen.
Si la fuente se encuentra en un punto de origen arbitrario, denotado por el vector
Cuando todo el haz emitido tiene un frente de onda plano y espacialmente coherente, se aproxima al perfil del haz Gaussiano y tiene la menor divergencia para un diámetro determinado.
Si la longitud de coherencia transversal en la dirección vertical es mayor que en la horizontal, la divergencia del rayo láser será menor en la dirección vertical que en la horizontal.
A medida que las fuentes puntuales se acercan entre sí, los patrones comenzarán a superponerse, y finalmente se fusionarán para formar un solo patrón, en cuyo caso las dos fuentes puntuales no pueden resolverse en la imagen.
Se suman para dar una onda resultante cuya amplitud, y por lo tanto la intensidad, varía al azar.
El contraste por difracción, en los microscopios electrónicos y en los dispositivos de x-topografía en particular, es también un poderoso instrumento para examinar los defectos individuales y los campos de tensión locales en los cristales.
La fase inicial con la que la fuente emite ondas puede cambiar con el tiempo de manera impredecible.
En el caso de la luz emitida por una transición atómica, la duración de la coherencia está relacionada con la vida del estado excitado a partir del cual el átomo hizo su transición.
[16][17] Si se emiten ondas de una fuente extendida, esto puede llevar a una incoherencia en la dirección transversal.
