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2°-3° Bachillerato (16-18 años)

Interferencia y difracción de la luz

Interference & Diffraction

Cuando se encuentran dos ondas, unos sitios se refuerzan y se aclaran y otros se anulan y se oscurecen, formando un patrón de interferencia. En la doble rendija de Young, una diferencia de camino de enteros de λ refuerza y de semienteros impares anula. Cambiar la separación de rendijas, la longitud de onda o el ancho de rendija muda el espaciado y la difracción. Aquí deslizas separación, longitud de onda y ancho de rendija para ver las franjas de interferencia y difracción.

¿Qué es la interferencia?
💡 Cuando dos ondas se encuentran
①Lanza dos piedras simultáneas a un estanque: las ondas se solapan
②En unos puntos se suman (constructiva), en otros se anulan
③La luz también es onda: dos haces producen franjas claras y oscuras
④Estas franjas son la prueba decisiva de que la luz es onda
Experimento de la doble rendija de Young
3
5
Condición de interferencia constructiva
d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2, …)
Cuando la diferencia de camino es múltiplo entero de λ (franjas brillantes)
Condición de interferencia destructiva
d sin θ = (m + 12)λ
Diferencia de camino igual a un múltiplo impar de λ/2 (franjas oscuras)
📐 Por qué importa la diferencia de camino
①La luz que sale de cada rendija recorre distancias distintas hasta el punto
②Diferencia de camino = mλ → cresta+cresta = constructiva (brillante)
③Diferencia = (m+½)λ → cresta+valle = destructiva (oscura)
④De ahí d sin θ = mλ
Separación entre franjas
Separación de franjas brillantes
Δy = λLd
Distancia entre franjas brillantes consecutivas en la pantalla
🔑 Variables que modifican el patrón
①d (separación) ↓ → Δy ↑ (más anchas)
②λ ↑ → Δy ↑
③L ↑ → Δy ↑
④Luz roja (λ grande) separa más que la violeta (λ corta)
Difracción por una rendija
3
Mínimos en una sola rendija
a sin θ = mλ (m = ±1, ±2, …)
Posición del m-ésimo mínimo para ancho a

Comparación

ChartDoble rendija vs. rendija única
aspectodoble rendijarendija única
fuentes2 (dos rendijas)1 (interior de la rendija)
máximosdiferencia = mλcentral muy brillante
mínimosdiferencia = (m+½)λa sinθ = mλ
aspecto del patrónfranjas equiespaciadaspico central ancho
observación realinterferencia + envolvente difractivasolo difracción
🌈 Interferencia y difracción cotidianas
①Colores en burbujas de jabón = interferencia en película delgada
②Iridiscencia en CD/DVD = red de difracción
③Manchas de aceite = interferencia entre dos reflexiones
④Todos confirman la naturaleza ondulatoria de la luz
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
Una doble rendija con separación d = 0.2 mm y luz de λ = 600 nm ilumina una pantalla a L = 2 m. ¿Cuál es la separación entre franjas brillantes Δy?
1
Usa la fórmula de separación de franjas Δy = λL/d.
Δy = λLd
2
Sustituye λ = 6×10⁻⁷ m, L = 2 m, d = 2×10⁻⁴ m.
Δy = 6×10-7 × 22×10-4 = 6×10-3 m = 6 mm
▸ 6 mm
La separación Δy = λL/d. Cuanto menor sea d, o mayor la longitud de onda y la distancia, más anchas las franjas.
Ejemplo 2
Con la misma doble rendija, si solo se cambia la luz de roja (λ = 700 nm) a violeta (λ = 400 nm), ¿por qué factor cambia la separación de franjas?
1
En Δy = λL/d, con d y L fijos, Δy es proporcional a λ.
Δy ∝ λ (d, L fijos)
2
Aplica directamente la razón de longitudes de onda.
ΔyvioletaΔyroja = 400700 = 47
▸ 4/7
La separación es proporcional a la longitud de onda. El violeta (λ menor) da franjas más juntas que el rojo.
Resumen
Fórmulas clave
d sin θ = mλ, Δy = λLd
Constructiva en doble rendija + separación
tipo examen (variante)
En el experimento de doble rendija de Young, si solo se duplica la separación de rendijas d, ¿cómo cambia la separación de franjas Δy?
①2×
②4×
③12×
④14×
⑤No cambia
▸ ③ 12×
1
La separación Δy = λL/d es inversamente proporcional a la separación de rendijas d.
Δy = λLd
2
Si d se duplica, Δy se reduce a la mitad.
d→2d ⇒ Δy ∝ 12d = 12Δy
🎯 Puntos clave
①Constructiva: d sinθ = mλ → brillante
②Destructiva: d sinθ = (m+½)λ → oscura
③Δy = λL/d (d↓, λ↑, L↑ → más separación)
④Mínimos en rendija única: a sinθ = mλ
⑤Interferencia/difracción → onda; efecto fotoeléctrico → partícula
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