Hasta el siglo XVIII se consideraba que la luz era un rayo que viajaba en línea recta. Descartes dio el modelo corpuscular de la luz que fue desarrollado por Isaac Newton para incluir las leyes de reflexión y refracción. Más tarde, un físico holandés introdujo un nuevo modelo de luz que modelaba la luz como una onda. Este modelo no fue ampliamente aceptado debido a la autoridad de Newton y la evidencia experimental casi insignificante. Sin embargo, debido a los experimentos de Thomas Young, se estableció que la luz posee una naturaleza ondulatoria. Desde que se estableció que la luz tiene naturaleza ondulatoria, el estudio de la interferencia y la superposición se convirtió en parte esencial de este campo. Estudiemos estos conceptos en detalle.
Principio de Superposición
Cuando más de una onda viaja en el mismo medio, están obligadas a interactuar entre sí. El principio de superposición nos ayuda a describir la onda o movimiento resultante que se produce cuando dos o más ondas se combinan entre sí. La siguiente figura muestra dos ondas que están produciendo algún desplazamiento en las partículas del medio dado. En este caso, el principio de superposición establece que,
El desplazamiento resultante de un número de ondas en el medio en un punto particular es la suma vectorial de los desplazamientos individuales producidos por onda en cada punto.
Los principios de superposición se pueden aplicar a cualquier tipo de ondas siempre que:
- Las ondas que se superponen son de los mismos tipos.
- El medio en el que se propagan las ondas se comporta linealmente, esto significa que las partículas del medio que se desplazan con el doble de desplazamiento experimentan el doble de fuerza restauradora sobre ellas.
Las ondas de luz viajan a diferentes velocidades en diferentes medios, la velocidad cambia pero la frecuencia permanece igual. Ahora, dado que la velocidad de la onda está cambiando mientras que la frecuencia sigue siendo la misma. Se puede concluir que la longitud de onda de la onda también cambia cuando la luz viaja a través de diferentes medios. En caso de que la onda que se superpone viaja en la misma dirección, se llama suma coherente y viceversa para la suma incoherente .
Interferencia de las olas
Considere dos agujas mantenidas en el agua y los puntos S 1 y S 2 como se muestra en la figura. Estas agujas se mueven hacia arriba y hacia abajo periódicamente de manera idéntica. Este movimiento produce dos ondas de agua y suponiendo que en un punto particular la diferencia de fase entre estas ondas no cambia con el tiempo. Por lo tanto, las dos fuentes pueden denominarse fuentes coherentes.
Interferencia constructiva
En la figura anterior, considere el punto P que está a la misma distancia de ambas agujas. Esta interferencia se puede observar en casi todas partes en la vida real donde las ondas están en juego. En este caso, normalmente, la intensidad de la onda resultante es mayor que las intensidades individuales de las ondas que se superponen entre sí. Este fenómeno se explota en campos de ingeniería como la ingeniería de comunicaciones y la óptica.
PS 1 = PS 2
Dado que las dos ondas viajan a la misma velocidad, estas ondas tardan el mismo tiempo en llegar al punto P. El desplazamiento producido por cada onda está dado por
y 1 = acos(
Ahora usando el principio de superposición para encontrar el desplazamiento resultante (y).
y = y1 + y2
⇒ y = acos(
la
Ya que la intensidad va aumentando tras la superposición. Esto se denomina interferencia constructiva . Ahora tomemos otro ejemplo similar para este caso, considere el punto Q dado en la figura a continuación. Asumiendo la longitud de onda de la onda \lambda, la diferencia de trayectoria en este caso es,
S 1 Q – S 2 Q = 2
Observe en la figura que la onda que se origina en el punto S 1 llega al punto Q exactamente dos ciclos antes. El desplazamiento producido en este punto por las ondas individuales vendrá dado por,
y 1 = acos(
acos(
acos(acos(
porque
2 
el
S 2 R – S 1 R = -2.5
y 1 = acos(
acos(
acos(acos(
direccionesn + 0.5)
de
Problemas de muestra
Pregunta 1: Los fenómenos de interferencia se pueden explicar por cuál de los siguientes principios:
- Principio de Heisenberg
- Principio de Fermi
- Principio de superposición
- Mecánica cuántica
Responder:
Los fenómenos de interferencia pueden ser explicados por el “Principio de Superposición”. Se afirma que,
“El desplazamiento resultante de un número de ondas en el medio en un punto particular es la suma vectorial de los desplazamientos individuales producidos por onda en cada punto.”
Pregunta 2: dos ondas que viajan en un medio están dadas por las siguientes ecuaciones,
y 1 = acos(
Encuentre la amplitud resultante después de su superposición.
Responder:
y = acos(ωt)+acos(ωt+π)
⇒ y = acos(ωt)−acos(ωt)
⇒ y = 0
La amplitud resultante se vuelve cero.
Pregunta 3: dos ondas que viajan en un medio están dadas por las siguientes ecuaciones,
y 1 = acos(
Encuentre la amplitud resultante después de su superposición.
Responder:
y = acos(ωt)+acos(ωt+2π)
⇒ y = acos(ωt)+acos(ωt)
⇒ y = 2acos(ωt)
La amplitud resultante se convierte en «2a».
Pregunta 4: dos ondas que viajan en un medio están dadas por las siguientes ecuaciones,
y 1 = 2acos(
Encuentre la amplitud resultante después de su superposición.
Responder:
y = 2acos(ωt)+acos(ωt+π)
⇒ y = 2acos(ωt)−acos(ωt)
⇒ y = acos(ωt)
Pregunta 5: dos ondas que viajan en un medio están dadas por las siguientes ecuaciones,
y 1 = 5acos(
Encuentre la amplitud resultante después de su superposición.
Responder:
y = 5acos(ωt)+3acos(ωt+2π)
⇒ y = 5acos(ωt)+3acos(ωt)
⇒ y = 8acos(ωt)
La amplitud resultante se convierte en «8a».
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA