Difracción de la luz
Cuando la luz pasa una abertura estrecha o un borde afilado no sigue recta. Se dobla y se abre. El patrón de intensidad de una abertura se dibuja como sinc², y eso es la intensidad clásica de la luz, no una densidad de probabilidad. Una red de difracción de muchas aberturas en fila, y el dibujo de onditas de Huygens, es una historia propia. La abertura es lo que dobla la luz a un lado.
Cuando la luz pasa una abertura de anchura a, un pico central brillante se planta en la pantalla y mínimos oscuros se sientan a cada lado. Los mínimos aparecen en a·sinθ = mλ, y la curva de intensidad tiene la forma sinc². Cuanto más estrecha la abertura, más se abre la difracción. El primer mínimo se sienta en sinθ = λ/a, así que la apertura queda fijada por la razón de longitud de onda a anchura, y cuando la abertura se estrecha hasta cerca de una longitud de onda la luz se abre casi en un semicírculo. Más estrecha quiere decir una apertura más ancha.
Huygens dijo que cada punto de un frente de onda es la fuente de una ondita nueva. Suma las onditas de las muchas fuentes dentro de la abertura, dirección por dirección, y se refuerzan y se cancelan, y eso construye el patrón de difracción. Aprieta las fuentes y su suma se reúne en una envolvente suave sinc². De frente, cada ondita llega en la misma fase y se suman sin resto, pero hacia el lado las fases se deslizan un poco y se cancelan. Por eso el centro es lo más brillante. La dirección de frente es donde las fases coinciden.
Una red de difracción es muchas aberturas alineadas con un espaciado regular. Al crecer el número de aberturas, los picos principales se quedan en los mismos lugares y se hacen más agudos y más brillantes. El lugar de un pico queda fijado por el espaciado de las aberturas vecinas, d·sinθ = mλ. Cuantas más aberturas, más completamente se cancela la luz entre los picos, así que el ancho de línea se estrecha en proporción a 1/N, y un espectrómetro graba muchísimas líneas para partir las longitudes de onda más fino. Más aberturas hacen una línea más aguda.
Incluso en la misma red, una longitud de onda distinta se difracta en un ángulo distinto. En d·sinθ = mλ una longitud mayor quiere decir un ángulo mayor, así que los colores se abren como un abanico. Partir la luz por longitud de onda así es el corazón de la espectroscopía. Cuando la longitud de onda supera el espaciado, ese orden no puede aparecer. Un disco brilla con colores de arcoíris porque sus surcos finos actúan como una red y parten la luz blanca por longitud de onda. Los surcos de un DVD son esa red. Los surcos parten los colores.
Ahora mueve una sonda directamente sobre el patrón. Lee el ángulo en cada lugar, y con el entero de a·sinθ = mλ puedes comprobar qué mínimo es ese lugar. En el centro la intensidad es la mayor, y un mínimo oscuro se sienta en cada entero, con regularidad. Entre los mínimos oscuros se sientan picos laterales que se vuelven más y más tenues. Esos son los rizos laterales de la curva sinc², y su intensidad es mucho más débil que el pico central. Los picos laterales son más pálidos que el centro.