La diferencia de camino decide brillo u oscuridad
Coloca dos fuentes puntuales que vibran al mismo ritmo, una junto a otra, y en cada lugar donde sus ondas se encuentran crece un patrón de franjas claras y oscuras. ¿Qué decide cuál es cuál? Una sola cantidad, la diferencia de camino Δ, la separación entre las distancias desde las dos fuentes hasta ese punto. Cuando Δ es un número entero de longitudes de onda, cresta encuentra cresta y hay brillo; cuando difiere en media longitud de onda, las ondas se borran entre sí y queda oscuro.
Frentes de onda circulares se expanden desde las dos fuentes puntuales. Une los lugares donde cresta se solapa con cresta y trazas una línea antinodal brillante; une donde cresta se encuentra con valle y trazas una línea nodal oscura. La separación de las franjas es inversamente proporcional a la distancia entre las fuentes, así que cuanto más las separes, más apretadas quedan las líneas antinodales y nodales. Arrastra para separar más las fuentes y observa cómo el patrón se aprieta.
Arrastra la sonda a cualquier punto del campo y la diferencia Δ entre sus distancias a las dos fuentes aparece de inmediato. Donde Δ es un número entero de longitudes de onda (mλ) las ondas se refuerzan y hay brillo; donde difiere en media ((m+½)λ) se cancelan y queda oscuro. Los puntos que comparten un Δ constante trazan una hipérbola con las dos fuentes como focos, así que las marcas claras y oscuras son curvas, y en una pantalla lejana esas curvas parecen franjas casi rectas. Muévete entre una curva brillante y una oscura y observa cómo cambia Δ.
Con las dos fuentes en fase (Δφ=0) la línea central es brillante. Dales una diferencia de fase Δφ y todo el patrón de claro y oscuro se desliza de lado. Las franjas solo se mantienen quietas si esa relación de fase permanece fija, que es lo que significa la coherencia. Si la fase vagara al azar, el patrón se difuminaría hasta desaparecer. Por eso un láser, cuya relación de fase permanece bloqueada, produce franjas nítidas, mientras que dos bombillas corrientes, con las fases vagando por su cuenta, no dejan ningún patrón de interferencia por mucho que las alinees.
Ahora cambia solo la longitud de onda λ. Al acortarse, más crestas se aprietan en el mismo espacio, así que las curvas claras y oscuras se juntan; al alargarse, el patrón se ensancha. Se ve la regla de que la separación de las franjas escala con la longitud de onda. Por eso la luz roja produce franjas más separadas que la azul, y en luz blanca los colores con distinta separación se superponen desfasados de modo que solo la banda central, con diferencia de camino cero, permanece blanca.
Enciende las dos fuentes en fase y el centro (Δ=0) es el antinodo más brillante, cresta con cresta. Inviértelas a fase opuesta y el mismo punto se vuelve un nodo totalmente oscuro, cresta con valle. La diferencia de camino no ha cambiado en absoluto, y sin embargo invertir solo la fase inicial intercambia brillo por oscuridad. El brillo o la oscuridad los fija la suma de la fase que crea la diferencia de camino y la diferencia de fase inicial de las fuentes, así que invertir la fase inicial en 180 grados hace exactamente lo mismo que añadir media longitud de onda de camino.