Experimento de la doble rendija de young

Fórmula de interferencia destructiva

Aunque Christiaan Huygens pensaba que la luz era una onda, Isaac Newton no. Newton consideraba que había otras explicaciones para el color y para los efectos de interferencia y difracción que eran observables en aquella época. Debido a la enorme estatura de Newton, su opinión prevaleció en general. El hecho de que el principio de Huygens funcionara no se consideraba una prueba lo suficientemente directa como para demostrar que la luz es una onda. La aceptación del carácter ondulatorio de la luz llegó muchos años después, cuando, en 1801, el físico y médico inglés Thomas Young (1773-1829) realizó su ya clásico experimento de la doble rendija (véase la figura 1).

Figura 1. El experimento de la doble rendija de Young. En él, la luz de longitud de onda pura enviada a través de un par de rendijas verticales se difracta en un patrón en la pantalla de numerosas líneas verticales extendidas horizontalmente. Sin la difracción y la interferencia, la luz formaría simplemente dos líneas en la pantalla.

¿Por qué no observamos normalmente un comportamiento ondulatorio de la luz, como el observado en el experimento de la doble rendija de Young? En primer lugar, la luz debe interactuar con algo pequeño, como las rendijas estrechamente espaciadas utilizadas por Young, para mostrar efectos ondulatorios pronunciados. Además, Young hizo pasar primero la luz de una sola fuente (el Sol) a través de una sola rendija para que la luz fuera algo coherente. Por coherente se entiende que las ondas están en fase o tienen una relación de fase definida. Incoherente significa que las ondas tienen relaciones de fase aleatorias. ¿Por qué pasó entonces Young la luz por una doble rendija? La respuesta a esta pregunta es que dos rendijas proporcionan dos fuentes de luz coherentes que luego interfieren constructiva o destructivamente. Young utilizó la luz solar, donde cada longitud de onda forma su propio patrón, lo que hace que el efecto sea más difícil de ver. Ilustramos el experimento de la doble rendija con luz monocromática (una sola λ) para aclarar el efecto. La figura 2 muestra la interferencia constructiva y destructiva pura de dos ondas que tienen la misma longitud de onda y amplitud.

Interferencias en películas finas

Aunque Christiaan Huygens pensaba que la luz era una onda, Isaac Newton no. Newton consideraba que había otras explicaciones para el color y para los efectos de interferencia y difracción que se observaban en aquella época. Debido a la enorme estatura de Newton, su opinión prevaleció en general. El hecho de que el principio de Huygens funcionara no se consideraba una prueba lo suficientemente directa como para demostrar que la luz es una onda. La aceptación del carácter ondulatorio de la luz llegó muchos años después, cuando, en 1801, el físico y médico inglés Thomas Young (1773-1829) realizó su ya clásico experimento de la doble rendija (véase la figura 27.10).

Figura 27.10 El experimento de la doble rendija de Young. Aquí la luz de longitud de onda pura enviada a través de un par de rendijas verticales se difracta en un patrón en la pantalla de numerosas líneas verticales extendidas horizontalmente. Sin la difracción y la interferencia, la luz simplemente formaría dos líneas en la pantalla. ¿Por qué no observamos normalmente un comportamiento ondulatorio de la luz, como el observado en el experimento de la doble rendija de Young? En primer lugar, la luz debe interactuar con algo pequeño, como las rendijas estrechamente espaciadas utilizadas por Young, para mostrar efectos ondulatorios pronunciados. Además, Young hizo pasar primero la luz de una sola fuente (el Sol) a través de una sola rendija para que la luz fuera algo coherente. Por coherente se entiende que las ondas están en fase o tienen una relación de fase definida. Incoherente significa que las ondas tienen relaciones de fase aleatorias. ¿Por qué pasó entonces Young la luz por una doble rendija? La respuesta a esta pregunta es que dos rendijas proporcionan dos fuentes de luz coherentes que luego interfieren constructiva o destructivamente. Young utilizó la luz solar, donde cada longitud de onda forma su propio patrón, lo que hace que el efecto sea más difícil de ver. Ilustramos el experimento de la doble rendija con luz monocromática (única λλ tamaño 12{λ} {}) para aclarar el efecto. La figura 27.11 muestra la interferencia constructiva y destructiva pura de dos ondas que tienen la misma longitud de onda y amplitud.

Fórmula del experimento de las dobles rendijas de young

En la física moderna, el experimento de la doble rendija es una demostración de que la luz y la materia pueden mostrar características tanto de ondas como de partículas definidas clásicamente; además, muestra la naturaleza fundamentalmente probabilística de los fenómenos de la mecánica cuántica. Este tipo de experimento fue realizado por primera vez, utilizando la luz, por Thomas Young en 1801, como demostración del comportamiento ondulatorio de la luz[1] En aquella época se pensaba que la luz estaba formada por ondas o por partículas. Con el inicio de la física moderna, unos cien años después, se comprendió que la luz podía, de hecho, mostrar un comportamiento característico tanto de las ondas como de las partículas. En 1927, Davisson y Germer demostraron que los electrones mostraban el mismo comportamiento, lo que posteriormente se extendió a los átomos y las moléculas[2][3] El experimento de Thomas Young con la luz formaba parte de la física clásica mucho antes del desarrollo de la mecánica cuántica y del concepto de dualidad onda-partícula. Él creía que demostraba que la teoría ondulatoria de la luz era correcta, y su experimento se conoce a veces como el experimento de Young[4] o las rendijas de Young.

El experimento de young

El físico holandés Christiaan Huygens (1629-1695) pensaba que la luz era una onda, pero Isaac Newton no. Newton pensaba que había otras explicaciones para el color y para los efectos de interferencia y difracción que eran observables en aquella época. Debido a la enorme reputación de Newton, su opinión prevaleció en general; el hecho de que el principio de Huygens funcionara no se consideró una prueba directa de que la luz fuera una onda. La aceptación del carácter ondulatorio de la luz llegó muchos años después, en 1801, cuando el físico y médico inglés Thomas Young (1773-1829) demostró la interferencia óptica con su ya clásico experimento de la doble rendija.

Si no había una sino dos fuentes de ondas, se podía hacer que éstas interfirieran, como en el caso de las ondas en el agua ((Figura)). Si la luz es una onda electromagnética, debe presentar efectos de interferencia en las circunstancias adecuadas. En el experimento de Young, se hizo pasar la luz solar a través de un agujero de alfiler en una tabla. El rayo emergente cayó sobre dos agujeros de alfiler en una segunda tabla. La luz que emanaba de los dos agujeros de alfiler caía entonces sobre una pantalla en la que se observaba un patrón de puntos brillantes y oscuros. Este patrón, denominado franjas, sólo puede explicarse mediante la interferencia, un fenómeno ondulatorio.