Mi pregunta es bastante breve. Cuando dos ondas sonoras de frecuencias casi iguales interfieren, obtenemos latidos.
Pero, no he observado que algo así ocurra en el caso de la luz. De hecho, la mayor parte de la luz que nos rodea es un conjunto de longitudes de onda continuas que deben ser casi todas de la misma frecuencia.
¿Podemos observar latidos en las ondas luminosas, como en el caso de las ondas sonoras?
En caso afirmativo, ¿cómo observarlos?
Es una respuesta bastante tardía, pero el periódico Latidos ópticos visibles a nivel de hercios acaba de aparecer en el Arxiv y describe exactamente el fenómeno por el que preguntas. Esta imagen del artículo muestra el montaje experimental:
La frecuencia de la luz se modifica mediante moduladores acústico-ópticos (denominados AOM en el diagrama) y, para que parezca más bonito, se utiliza una lente para producir anillos de interferencia y un divisor de haz para producir dos imágenes (denominadas A y B) que son inversas entre sí. Es decir, A es oscura cuando B es clara y viceversa.
El artículo informa de que la variación de brillo puede apreciarse fácilmente a simple vista hasta aproximadamente una diferencia de frecuencia de 20 Hz, a partir de la cual la persistencia de la visión hace desaparecer el latido.
Más tarde : un crítico ha señalado este vídeo en YouTube que muestra un experimento muy similar.
La matemática de los latidos es absolutamente la misma para la luz que para el sonido, pero ...
La mayor parte de la luz que nos rodea es incoherente, por lo que no forma latidos en escalas macroscópicas de tiempo o distancia.
Es difícil seleccionar a las fuentes que podrían concebible dar latidos visibles Mírelo de esta manera la frecuencia de la luz verde es de alrededor de $ c /(500\text{ nm}) \approx 6 \times 10^{15} \text{ Hz} $ . Todos los colores tienen frecuencias del mismo orden de magnitud, por lo que las frecuencias de batido de dos colores elegidos al azar tienden a estar en torno a $10^{13}$ -- $10^{14} \text{ Hz}$ mucho más rápido de lo que el ojo puede detectar. Para construir un par de fuentes que puedas véase de latidos requeriría controlar sus frecuencias a aproximadamente 1 parte en $10^{14}$ . No es fácil.
+1. También cabe añadir que las franjas de interferencia observadas en el experimento de la doble rendija están estrechamente relacionadas con el fenómeno de los latidos.
+1 El punto clave es que la mayor parte de la luz que nos rodea procede de fuentes incoherentes. La forma más sencilla de obtener latidos es partir de una única fuente (un láser, por ejemplo), dividirla en dos, desplazar la frecuencia de uno de los haces (utilizando un modulador acústico-óptico, por ejemplo) y hacer que vuelvan a interferir. La señal generada por un fotodiodo mostrará un latido.
@Oli Algo parecido hizo mi profesor de Física. Aquellas cosas parecían latidos, pero no se formaban con el mismo procedimiento que las ondas sonoras. Por eso preferí tomar la opinión del foro.
A giroscopio láser detecta "latidos" de luz.
En un giroscopio láser, la luz láser va en dos direcciones alrededor de un anillo, en el sentido de las agujas del reloj y en sentido contrario. Si el giroscopio gira, una de las direcciones del láser tendrá una frecuencia ligeramente distinta de la otra y su interferencia creará un "latido".
La respuesta a su pregunta es sí, podemos observar notas de compás entre dos coherente fuentes de luz. Este hecho subyace en casi todos los experimentos láser de precisión, ya que permite la detección lock-in. Sin embargo, hay una sutil diferencia con las notas beat de audio.
La diferencia es que con el sonido las oscilaciones están en la presión del aire, que es lo que detectas con el oído. La nota de batido que se obtiene con dos ondas sonoras está en la volumen del campo. Considere dos ondas sonoras con presión unitaria combinadas en su oído, $$ P=\cos(\omega_1 t)+\cos(\omega_2 t)=\boxed{2\cos\left(\frac12(\omega_1-\omega_2)t\right) \cos\left(\frac12(\omega_1+\omega_2)t\right)}. $$ El primer término es la nota de compás que detectas. Es una nota de compás en el volumen de la intensidad de la señal. Sin embargo, si tomáramos la transformada de Fourier de esta señal, seguiríamos viendo que sólo hay dos frecuencias: $\omega_1$ y $\omega_2$ .
Con la luz, las frecuencias son tan altas que lo único que podemos detectar es la intensidad del campo. Se trata de un proceso intrínsecamente no lineal en el que la nota de batido se convierte en un componente de la señal . Consideremos dos campos ópticos de potencia unitaria (utilizando esta vez notación compleja), $$ E=e^{-i\omega_1 t}+e^{-i\omega_2t}. $$ Cuando este campo incide sobre un fotodetector, la señal vendrá dada por la intensidad promediada en el tiempo del campo $$ \langle E\rangle=E^*E=\boxed{2\left(1+\cos[(\omega_1-\omega_2)t]\right)}. $$ Por lo tanto, esta señal en realidad tiene un componente en la frecuencia beatnote. Es decir, si haces la transformada de Fourier encontrarás un componente en esa frecuencia.
¿Por qué importa la diferencia? Con la luz se pueden combinar dos láseres cuyas frecuencias son demasiado altas para ser detectadas directamente y obtener una señal en la frecuencia de batido. En cambio, no se pueden combinar dos campos sonoros cuyas frecuencias estén fuera del alcance de la audición humana (por encima de los 10 dB). $\sim25\ \text{kHz}\ $ ) y poder oír la nota de compás entre los dos.
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