MEDICIONES CON ÓPTICA FÍSICA • • •
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Síntesis de materiales holográficos Microscopia óptica Prop Propag agac ación ión de luz en medio medios s linea lineales les y no-lin no-linea eales les,, gener generac ación ión de solitones Técnicas de caracterización de materiales Arreglos Arreglos de iluminación, iluminación, focalizad focalizadores ores y correlado correladores res ópticos ópticos Síntesis y propagación de campos inariantes en medios lineales
COLOR
!os colores simples "los del arco iris# son ondas $ue difieren en su longitud de onda% &sa es la 'nica diferencia entre ellos% &l (lanco es el color $ue contiene a todos ellos, es decir $ue si descomponemos al (lanco o(tendremos toda la gama de colores simples% Podemos descomponer al (lanco utilizando un prisma, como el índice de refracción depende de la longitud de onda los rayos se an desiando de manera distinta y por lo tanto se separan% INTERFERENCIA
)uando dos distur(ios de onda se com(inan, en tal forma $ue los picos de una onda coinciden con los picos de la otra, las dos ondas se refuerzan para producir un distur(io mayor% &ste proceso se conoce como interferencia constructia% Por otro lado si los picos de una onda coinciden con los alles de la otra, entonces las onda ondas s tend tendrá rán n a canc cancel elar arse se%% &ste &ste proc proces eso o se cono conoce ce como como inte interf rfer eren enci cia a destructia% &l e*perim e*periment ento o clásico clásico $ue demuestra demuestra la interfer interferenc encia ia de la luz fue realiza realizado do primero por Thomas +oung en .% +oung separó la luz al pasarla por dos ranuras paralelas angostas% &n una pantalla (lanca colocada más allá de las ranuras se mostró un patrón de (andas alternadas claras y oscuras llamadas fran/as de interferencia% !as fran/as claras indican interferencia constructia y las oscura oscuras s indica indican n inter interfer feren encia cia desc desctru truct ctia ia de las dos onda ondas s por las ranu ranuras ras%% Mediciones cuidadosas muestran $ue la interferencia constructia ocurre en un punto punto dado dado en la panta pantalla lla en dond donde e las dos dos longit longitud udes es de traye trayecto ctori ria a óptic óptica a difieren en un n'mero entero de longitudes de onda de la luz y la interferencia destructia ocurre si la diferencia de trayectoria es un n'mero entero de media longitud de onda% 0tro e/emplo familiar de intereferencia de la luz se logra por los efectos del color en películas delgadas, tal como en películas de /a(ón% &stos efectos se de(en a la interferencia de las ondas de luz $ue se refle/an de las superficies frontal y posterior de la película% 1n efecto similar se nota cuando una lente de idrio cone*a se presiona contra una placa de idrio plana, tal $ue ser forma una delgada película de aire en forma de cu2a% )uando la luz se refle/a de la región de contacto, se notan una serie de anillos de colores% &ste fenómeno fue o(serado primero por 3e4ton, y por ello se conocen como anillos de 3e4ton%
!a interferencia de la luz se usa en muchas formas prácticas% &l estándar fundamental de longitud se (asa en la longitud de onda de cierta línea espectral del gas 5riptón% !uz desde una lámpara de 5riptón se usa en con/unto con un interferómetro óptico para hacer mediciones precisas de longitud% 0tros usos de la interferencia es la película antirrefle*ión% !entes y otras partes ópticas, usadas en todos los instrumentos finos, son cu(iertos con delgadas capas transparentes de material dise2ado para reducir pérdidas por refle*ión, de(ido a interferencia destructia% !a luz $ue sería de otro modo refle/ada, es transmitida% &n sistemas multilentes este proceso puede incrementar la eficiencia de un instrumento considera(lemente% Películas delgadas son tam(ién usadas en filtros de interferencia, en donde se utiliza interferencia constructia en forma tal $ue permite $ue la luz de un color pase a traés del filtro mientras refle/a las otras longitudes de onda% DIFRACCIÓN
Si un o(/eto opaco se coloca entre una fuente puntual de luz y una pantalla (lanca, un e*amen cuidadoso muestra $ue el (orde de la som(ra no es perfectamente agudo, como lo predice la ley de propagación rectilínea de la óptica geométrica% Más (ien se encuentra $ue una pe$ue2a porción de luz se derrama dentro de la zona oscura y $ue fran/as desanecidas aparecen en la zona iluminada% 0tro fenómeno relacionado es el esparcimiento de un haz de luz a su paso por un pe$ue2o agu/ero o separación angosta% &l nom(re dado a estas ariantes de la óptica geométrica se conoce como difracción% !a óptica geométrica proee resultados 'tiles en la mayoría de aplicaciones de(ido a $ue la longitud de onda de la luz isi(le es pe$ue2a y los efectos de difracción no son importantes en circunstancias ordinarias% !as características esenciales de la difracción se e*plican por el principio de 6uygens, $ue esta(lece $ue cada punto en un frente de onda $ue aanza, puede ser considerado la fuente de una nuea onda u onda secundaria% !as ondas secundarias se com(inan para producir el nueo frente de onda% !a difracción es particularmente aparente en la retícula de difracción, un dispositio usado para separar luz en sus longitudes de onda componentes% !a retícula se hace al rayar surcos o estrías cercanas espaciadas e$uidistantemente so(re una superficie de idrio u otro material% )uando la retícula se ilumina con un haz de luz paralelo, la onda incidente es descompuesta por las estrías en una serie de ondas secundarias% !a dirección de la cual procede el nueo frente de onda, está determinado por el re$uerimiento para $ue las ondas secundarias se refuercen una a otra% &ste refuerzamiento ocurre cuando la diferencia de trayectoria óptica entre ondas, desde estrías adyacentes, son un n'mero entero de longitudes de onda% !a
mayoría de instrumentos espectroscopicos utilizan retículas, más $ue prismas para el elemento dispersio (ásico% POLARIZACIÓN
!a naturaleza transersal de las ondas de luz es reelado por el fenómeno de la polarización% )iertos cristales naturales, particularmente la turmalina mineral, tiene la propiedad especial conocida como dicroísmo, en la cual se a(sor(e luz cuya i(ración de campo eléctrico está en una dirección y transmite luz cuya i(ración está a ángulo recto a esa dirección% &l producto sintético Polaroid es dicróico% )uando luz ordinaria, la cual tiene direcciones aleatorias de i(ración, pasa por un polarizador hecho de material dicróico% !a luz emergente sale polarizada, en otras pala(ras tiene su i(ración de campo eléctrico confinado a una cierta dirección% )uando luz polarizada se enía a traés de un segundo polarizador, la luz será transmitida o a(sor(ida, dependiendo de la orientación relatia de los dos polarizadores% )uando luz natural no polarizada se refle/a desde una superficie suae, tal como la superficie de un camino mo/ado, se uele polarizada% 1na lámina dicróica orientada apropiadamente, similar a la usada en anteo/os Polaroid para el sol, reduce el (rillo reflectio por la a(sorción del componente polarizado de la luz% ESPECTROSCOPIA
&s el estudio de la composición energética de las radiaciones mediante su análisis espectral y es una potente herramienta para los $uímicos en el reconocimiento de sustancias%
