7.3: Interferencia y Difracción

La interferencia es un fenómeno característico de las ondas. Cuando dos ondas electromagnéticas interactúan con sus picos y valles coincidiendo, se produce una onda resultante con amplitud aumentada. Esto se conoce como interferencia constructiva. En este caso, las dos ondas que interactúan están en fase una con otra.

Alternativamente, si las dos ondas coinciden e interactúan de manera tal que el valle de una onda coincida con el pico de la otra (de forma desfasada), la onda resultante mostrará una amplitud mucho menor. Esto se conoce como interferencia destructiva.

Las ondas también muestran un comportamiento característico llamado difracción. Cuando un haz de luz pasa a través de una rendija con un tamaño comparable a la longitud de onda del haz incidente － el haz se dobla (o difracta) alrededor de la rendija. Por el contrario, cuando una corriente de partículas pasa a través de una rendija, las partículas simplemente salen a través de la abertura.

Además, cuando un haz de luz pasa a través de un par de hendiduras muy espaciadas separadas por una distancia comparable a la longitud de onda de la luz, se producen ondas circulares en cada hendidura por el proceso de difracción. Estas dos ondas interfieren entre sí de forma que se obtiene un patrón de interferencia con líneas oscuras y brillantes alternadas en una pantalla situada a una distancia corta detrás de las rendijas.

La línea brillante se produce en el centro de la pantalla a medida que las dos ondas recorren una distancia igual para alcanzar este punto e interferir constructivamente. Cuando las dos ondas se desplazan a una pequeña distancia del centro en cualquier dirección, recorren distancias ligeramente diferentes. Están fuera de fase. Cuando la diferencia en las distancias recorridas es exactamente la mitad de la longitud de onda, ambas se encuentran produciendo interferencia destructiva. Las regiones oscuras corresponden a las regiones en las que los picos de la onda de una rendija coinciden con los valles de la onda de la otra rendija (interferencia destructiva), mientras que las regiones más brillantes corresponden a las regiones en las que los picos de las dos ondas (o sus dos valles) coinciden (interferencia constructiva). El patrón de difracción es una propiedad inherente de las ondas y presenta evidencia convincente de la naturaleza ondulante de la luz. 

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 6.1: Energía electromagnética.

Una propiedad única de las ondas es que cuando entran en contacto entre ellas, interactúan de tal manera que la onda resultante tiene una amplitud mejorada o disminuida. Este fenómeno se llama interferencia. Cuando las crestas de dos ondas están alineadas, están en fase"A medida que estas ondas interactúan, sus amplitudes se suman y se produce una onda con una mayor amplitud.

Esta es una interferencia constructiva. Si las dos ondas no se alinean, de modo que sus crestas quedan en direcciones opuestas, están fuera de fase"En este caso, la onda resultante tiene una amplitud menor. Esta es una interferencia destructiva.

Cuando la depresión una onda se superpone completamente con la cresta de la otra, las ondas se cancelan entre sí. La difracción es otro comportamiento característico de las ondas. Desde una perspectiva de vista superior de una onda, las crestas estén representadas por líneas verticales.

Imagine que viaja hacia una barrera con una apertura estrecha. La abertura en la barrera es de tamaño similar a la longitud de onda. A medida que la onda pasa, las esquinas de la abertura se doblan y se extiende en diferentes direcciones.

Pero, cómo se comportan las ondas cuando hay dos o más aperturas en la barrera? Esto se puede observar utilizando una fuente de luz. Cuando se emite luz, la onda pasa a través del par de rendijas poco espaciadas, y emergen dos ondas difractadas.

Estas ondas interfieren entre sí para crear un patrón. Cuando las dos ondas viajan la misma distancia, interfieren constructivamente. Esto se observa por la aparición de una línea brillante.

A una pequeña distancia del centro, en cualquier dirección, una onda recorre una distancia un poco más larga que la otra onda y se torna fuera de fase"La interferencia destructiva crea una región oscura. Dependiendo de las distancias recorridas por las ondas, se forma un patrón de interferencia que se alterna entre las líneas brillantes y oscuras. Este experimento de doble rendija demuestra la naturaleza ondulatoria de la luz.