Dos rendijas dibujan franjas en una pantalla
Cuando la luz pasa por dos rendijas estrechas, aparece en una pantalla un patrón regular de franjas claras y oscuras. Las ondas que salen de las dos rendijas se encuentran, y donde una cresta coincide con otra cresta la pantalla se ilumina, mientras que una cresta que coincide con un valle la deja oscura. Una franja clara aparece allí donde las dos longitudes de camino difieren en un número entero de longitudes de onda, d sinθ = mλ, y el espaciado en la pantalla es Δy = λL/d. Esta lección adopta la visión clásica de la luz como una onda continua. Para ver cómo fotones individuales, uno por uno, aún así construyen el mismo patrón, consulta la lección qm-wave-particle en el área de mecánica cuántica.
Aumenta la separación d entre las rendijas y las franjas se apiñan. Como el espaciado es Δy = λL/d, una d mayor significa un denominador mayor y un espaciado menor. La luz visible tiene una longitud de onda tan corta que, para separar las franjas lo suficiente como para verlas, la separación d entre rendijas debe hacerse menor que un milímetro. Desliza d hacia arriba y observa cómo las bandas brillantes de la pantalla se acercan entre sí mientras el valor de Δy disminuye con ellas.
Ahora cambia la longitud de onda λ. Como λ está en el numerador de λL/d, una longitud de onda mayor da un espaciado mayor. La luz roja separa mucho sus franjas, mientras que la azul las junta. Con luz blanca la franja central se ve blanca porque todos los colores se superponen en el mismo punto, mientras que las franjas laterales se abren como un arcoíris, ya que cada color cae en un lugar distinto. Desliza el color y observa cómo el mismo aparato produce distintas anchuras de franja para distintas longitudes de onda.
Aleja la pantalla, aumentando L, y todo el patrón crece. En Δy = λL/d la distancia L está en el numerador, así que el espaciado de las franjas se ensancha en proporción a ella. Los ángulos siguen iguales; el mismo ángulo simplemente abarca un hueco mayor cuanto más lejos llega. Sin embargo, aumentar L ensancha el patrón pero también lo atenúa, ya que la misma luz se reparte sobre un área mayor. Desliza L hacia arriba y observa cómo el patrón se amplía.
Arrastra la sonda arriba y abajo por la pantalla. En cada posición calcula la diferencia de longitud de camino d sinθ entre las dos rendijas. Cuando esta diferencia es igual a un número entero de longitudes de onda mλ, ese punto es una franja brillante; un semientero lo deja oscuro. Donde la diferencia de camino se desvía media longitud de onda, (m+½)λ, la cresta de una onda se superpone al valle de la otra y se cancelan, dejando una franja oscura. Mueve la sonda para hallar dónde el orden m pasa a 0, 1, 2 y comprueba que esos puntos caen sobre las bandas brillantes.
Cambia a una sola rendija y te queda una única joroba de brillo ancha y suave. Ese es el patrón de difracción que una sola rendija ancha produce por sí misma. Vuelve a dos rendijas y el interior de esa joroba queda tallado en finas franjas de interferencia. Dicho de otro modo, las franjas de dos rendijas bailan dentro de una envolvente fijada por una sola rendija. Cuanto más estrecha es cada rendija, más se ensancha su joroba de difracción, de modo que caben más franjas de interferencia dentro de ella. Esta historia de la envolvente continúa en la próxima lección sobre difracción.