2. ONDA S
El fenómeno ondulatorio ha sido investigado por siglos, siendo una de las preguntas más
controversiales en la historia de la ciencia, la naturaleza corpuscular u ondulatoria de la
luz.
De hecho Isaac Newton utilizó sus conocimientos de las propiedades ondulatorias para
reforzar su creencia de que la luz no podía ser una onda. Su error era originado por su
incapacidad de medir las longitudes de onda extremadamente pequeñas de la luz visible,
además de no haber comprendido correctamente los fenómenos de interacción de la luz
con la materia.
Aproximadamente 20 años después, Louis Broglie obtuvo una expresión matemáticas que
compara la longitud de onda de una onda, con el ímpetu ( cantidad de movimientos lineal)
de una particula.
3. Tipos de ondas
Ondas transversales Ondas longitudinales
son aquellas cuyas partículas
vibran en la misma dirección
de la propagación.
las partículas vibran
perpendicularmente a la dirección
de la propagación. ejemplo la luz.
4. Issac newton (1643-1727)
Entre sus principales descubrimientos se
encuentran: las leyes del movimiento, la
ley de gravitación universal y la teoría del
color. Newton formó parte de la
revolución científica que comenzó en el
Renacimiento con los estudios y
descubrimientos del astrónomo Nicolás
Copérnico.
5. Thomas Young (1773-1829)
Young es célebre por su experimento de
la doble rendija que mostraba la
naturaleza ondulatoria de la luz y por
haber ayudado a descifrar los jeroglíficos
egipcios a partir de la piedra Rosetta.
Young ha sido descrito como "El último
hombre que lo sabía todo".
6. James Clerk Maxwell (1831-1879)
James Clerk Maxwell fue un matemático
y científico escocés. Su mayor logro fue
la formulación de la teoría clásica de la
radiación electromagnética, que unificó
por primera vez la electricidad, el
magnetismo y la luz como
manifestaciones distintas de un mismo
fenómeno.
7. Erwin Schródinger (1887-1961)
Con esta idea, Schrödinger realizó un
estudio matemático del comportamiento del
electrón en el átomo y obtuvo una
expresión, conocida como ecuación
de Schrödinger. Podemos decir que
un orbital atómico es una zona del espacio
donde existe una alta probabilidad
(superior al 90%) de encontrar al electrón.
8. Louis de Broglie (1892-1987)
La hipótesis de Louis De Broglie surge de
la idea que se había instalado en aquel
tiempo respecto a la naturaleza dual de la
radiación electromagnética (luz). Se
planteaba que bajo ciertas condiciones
experimentales, la luz podía
comportarse como una partícula y además
poseer características de onda.
9. INTERFERENCIA
Es un fenómeno en el que dos o más ondas se superponen para formar una onda
resultante de mayor, menor o igual amplitud. El efecto de interferencia puede ser
observado en todos los tipos de onda, como ondas de luz, radio, sonido, entre otros.
La ecuación de la onda es la suma algebraica de las funciones de las ondas que se
están superponiendo.
La interferencia de la luz es un fenómeno común que puede explicarse clásicamente por la superposición de
ondas, sin embargo, una comprensión más profunda de la interferencia de la luz requiere el conocimiento
de la dualidad onda-partícula de la luz que se debe a la mecánica cuántica. Los principales ejemplos de
interferencia de la luz son el famoso experimento de la doble rendija, el moteado del láser, los
revestimientos antirreflectantes y los interferómetros. Tradicionalmente se enseña el modelo de onda
clásico como base para entender la interferencia óptica, basado en el principio de Huygens-Fresnel.
10. Si las ondas tienen la misma frecuencia, y están en
fase, se dice que su interferencia es constructiva,
dando lugar a una onda resultante de la misma
frecuencia cuya amplitud es mayor que las
amplitudes de las ondas originales.
Si las ondas están desfasadas 180 grados, se dice
que su interferencia es destructiva, ya que si sus
amplitudes son iguales, la amplitud de la onda
resultante es cero.
Esto, por supuesto, es una simplificación, porque
supondría que la energía contenida en ambas ondas
desaparecería. En realidad, no hay ondas
infinitamente delgadas, por lo que al superponer
dos ondas, se dan interferencias constructivas en unas
zonas y destructivas en otras.
INTERFERENCIA DE ONDAS
11. Partes de una onda
Cresta. Es el punto máximo en la ondulación.
Valle. Es el punto más bajo de una onda (lo contrario de la
cresta).
Amplitud. Representa la variación máxima del desplazamiento, la
distancia vertical entre la cresta y el punto medio de la onda.
Se representa con la letra A.
Frecuencia. Es el número de veces que la onda se repite en una
unidad determinada de tiempo, razón por la cual se calcula según
la fórmula f = 1/T. Se representa con la letra f.
Longitud de onda. Es la distancia entre dos crestas consecutivas
de la ondulación. Se representa con el símbolo λ (lamda).
Ciclo. Es la ondulación completa, de principio a fin.
12.
13. POLA RIZA CION
La polarización electromagnética es una
propiedad de las ondas que pueden oscilar con
más de una orientación. Esto se refiere
normalmente a las llamadas ondas
transversales, en particular se suele hablar
de las ondas electromagnéticas, aunque
también se puede dar en ondas mecánicas
transversales.
En la polarización lineal, los campos oscilan en una sola
dirección. En la polarización circular o elíptica, los campos
giran a una velocidad constante en un plano a medida que
la onda viaja.
Los materiales ópticos más comunes (como el vidrio) son isotrópicos y no
afectan la polarización de la luz que pasa a través de ellos; sin embargo,
algunos materiales puedencambiar la polarización de la luz. Algunos de
ellos se utilizan para fabricar filtros polarizantes. La luz también está
parcialmente polarizada cuando se refleja desde una superficie.
14. DIFRACCION
es la habilidad de las ondas luminosas de
desviarse alrededor de los obstáculos colocados en
su trayectoria.
De forma más concreta, al aplicar la luz, la difracción de luz se
produce cuando una onda de luz pasa por una esquina o a través de
una abertura (rendija/ranura/muesca) que presenta un tamaño físico
aproximado, o incluso inferior a la longitud de onda de la luz.
15. Cada punto sin obstrucción de un frente de
onda, en un instante determinado de tiempo,
se puede ver como una fuente de trenes de
onda secundarios esféricos (de la misma
frecuencia que la onda primaria.)
Christiaan Huygens
PRINCIPIO DE HUYGENS- FRESNEL
16. Mientras que la difracción
se produce cuando la luz
se desvía al pasar a través
de una abertura o de un
objeto opaco, estas ondas
desviadas interfieren
entre si en algún punto
generando una cierta
distribución de intensidad
llamada patrón de
difracción
PATRONES DE DIFRACCION
17.
18. Problema 1
Dos rendijas están separadas 0.08 mm y la pantalla está a 2 m de
distancia. ¿Cuán lejos del máximo central se ubica la tercera franja
oscura si se usa luz con longitud de onda de 600 nm?
19. Varias observaciones cualitativas se pueden hacer de la difracción en general:
El espaciamiento angular de las características en el patrón de difracción es inversamente
proporcional a las dimensiones del objeto que causa la difracción.
Los ángulos de la difracción son invariantes bajo escalamiento; es decir, dependen solamente
del cociente de la longitud de onda al tamaño del objeto de difracción.
Indica que la separación de los órdenes depende de la frecuencia de la rejilla es decir al
incrementar el número de líneas por milímetro se incrementa la separación de los órdenes.
CARACTERISTICAS DE LOS
PATRONES DE DIFRACCION
20. REJILLA DE DIFRACCION
Una rejilla de difracción consiste de miles de rendijas paralelas
grabadas en vidrio de modo que se pueden observar patrones más
brillantes y más marcados que con el experimento de Young
23. Ejemplo :Luz (600 nm) golpea una rejilla con 300 líneas/mm. ¿Cuál es la
desviación angular de la franja clara de 2o orden?
PROBLEMA 2
24. EXPERIMENTO DE YOUNG
Young hizo pasar un haz de luz por dos rendijas y vio que sobre una pantalla
se producía un patrón de interferencias, una serie de franjas brillantes y
oscuras alternadas.
Este resultado es inexplicable si la luz estuviera formada por partículas porque
deberían observarse sólo dos franjas de luz frente a las rendijas, pero es fácilmente
interpretable asumiendo que la luz es una onda y que sufre interferencias.
25. Cuando una onda de luz se propaga a través de una ranura (o abertura), el resultado
depende del tamaño físico de la abertura con respecto a la longitud de onda del haz
incidente. Una onda monocromática coherente, emitida desde una fuente puntual S y
similar a la luz que sería producida por un láser, atraviesa la abertura «d» y se
difracta, lo que lleva al haz primario de luz incidente a aterrizar en el punto P y a los
máximos secundarios de primer orden hacia el punto
DIFRACCION DE UNA
SOLA RANURA
26. cuando la longitud de onda (λ) es mucho más pequeña que el ancho de la abertura (d),
la onda simplemente se propaga en línea recta, como lo haría si fuera una partícula o si
no hubiera presencia de abertura. Sin embargo, cuando la longitud de onda es superior
al tamaño de la abertura, la difracción de la luz tiene lugar según la siguiente ecuación:
27. Ejemplo :Luz monocromática brilla en una sola rendija de 0.45 mmde ancho.
Sobre una pantalla a 1.5mde distancia, la primera franja oscura se desplaza 2
mmdel máximo central. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz?
PROBLEMA 3
28. DIFRACCION PARA
ABERTURA CIRCULAR
La difracción de la luz que pasa a través de una abertura circular
produce franjas de interferencia circulares que con frecuencia nublan
las imágenes. Para instrumentos ópticos, el
problema aumenta con diámetros grandes D.
