Sobre la superposición en la difracción

Question

Soy un estudiante de secundaria que está aprendiendo Física. Actualmente estoy aprendiendo sobre la difracción de las ondas, ya sean ondas de agua, ondas de luz cada una, en sistemas donde hay 2 rendijas para que se difracte.

Tengo 2 preguntas sobre esta difracción:

1. ¿Dónde están los picos y dónde los valles de las olas en los diagramas? ¿Los espacios en blanco son los valles y las líneas rojas los picos?

2. Entiendo que la interferencia constructiva se produce cuando los picos de 2 ondas se alinean, y la interferencia destructiva cuando el pico de la onda choca con la depresión de otra onda. Pero, ¿por qué en el diagrama anterior la interferencia constructiva se produce en el centro (representado por el brillante)? ¿Y por qué la interferencia destructiva se produce en los 2 lados del centro (representados por la oscuridad), seguidos de otras 2 zonas de interferencia constructiva (representadas por el brillo)?

¿Puede explicarse todo esto al nivel de un estudiante de secundaria, y sin una mecánica basada en el cálculo?

Answer 1

1. Sí, las líneas rojas representan los picos, llamados frentes de onda . Los espacios entre ellos son los comederos.

2. La interferencia constructiva se produce cuando dos frentes de onda coinciden (sus amplitudes se suman). La interferencia destructiva se produce cuando un frente de onda coincide con la depresión (sus amplitudes se anulan). Esto se establece calculando la diferencia de trayectoria. La diferencia de trayectoria es la diferencia de distancia recorrida por las dos ondas hasta la pantalla. Suponiendo que las dos fuentes son coherente entre sí, lo que significa que están en fase, la diferencia de trayectoria determina entonces la diferencia de fase cuando la luz llega a un punto de la pantalla.

   Suponemos que la pantalla está muy lejos en comparación con la separación de la rendija (que es la norma estándar). Supongamos que la separación de las rendijas es $d$ y mira un punto de la pantalla A ( es podría ser útil sacarlo ). Que la línea que une el punto A con el centro de las rendijas forme un ángulo $\theta$ con la línea que une el centro de la pantalla con el centro de las rendijas. Conectando cada una de las rendijas al punto A y utilizando triángulos similares, para la interferencia constructiva, tenemos $$d\, sin \theta=n\lambda,\;\; n \in \mathbb Z^+$$ donde $\lambda$ es la longitud de onda. Permítanme explicar esta fórmula. $d\, sin \theta$ es la diferencia de distancia recorrida por la luz desde las 2 rendijas hasta el punto A. $n \in \mathbb Z^+$ porque los dos haces coherentes deben diferir en un número entero de longitudes de onda para que los frentes de onda se encuentren de nuevo. Del mismo modo, para la interferencia destructiva, tenemos $$d\, sin \theta=(n + \frac{1}{2})\lambda,\;\; n \in \mathbb Z^+$$ porque sus distancias deben diferir en media longitud de onda para que sus amplitudes se cancelen. Esto se puede utilizar para derivar las anchuras de las franjas.

Espero haberlo explicado con suficiente sencillez.