Definición de Difracción

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

La difracción es la desviación de ondas cuando estas pasan alrededor de un obstáculo o a través de una rendija cuyas dimensiones sean del mismo orden de magnitud que la longitud de onda.

Imagina que te encuentras en la orilla de un cuerpo de agua, como un lago por ejemplo, en la superficie de este lago constantemente se pueden observar pequeñas ondas que se propagan a lo largo de todo el cuerpo de agua. Estas ondas se generan por la interacción del aire con la superficie del agua y por la tensión superficial de esta. Ahora imagina que en algún lugar de este lago se encuentra una pequeña rama, las pequeñas ondas que se propagan por el lago van a encontrarse con esta rama, llegados a este punto, ¿Qué va a suceder? Algunas ondas impactarán directamente con la rama y serán reflejadas, sin embargo, las ondas que incidan en los puntos extremos de las ramas se “doblarán” y adquirirán una apariencia diferente, este efecto de difracción será más notorio si el tamaño de la rama es similar a la longitud de onda. Esta es una de las maneras en las que podemos visualizar el fenómeno de difracción.

El modelo de Huygens – Fresnel

A mediados del siglo XVII el físico neerlandés Christiaan Huygens estaba desarrollando su teoría ondulatoria de la luz, cosa que contradecía a la teoría corpuscular de la luz propuesta por Isaac Newton. Durante su estudio de la naturaleza ondulatoria de la luz, Huygens desarrolló un modelo conocido como “Modelo de Huygens” para explicar cómo se propagaban las ondas luminosas. En este modelo, Huygens propuso que cada frente de onda de luz estaba compuesto por infinitos puntos que a su vez actuaban cómo fuentes individuales de ondas esféricas secundarias.

A pesar de que este modelo de Huygens podía explicar varios fenómenos relacionados con la luz, no pudo explicar el fenómeno de difracción. Fue hasta los años 1800 cuando el ingeniero y físico francés Augustin-Jean Fresnel pudo explicar el fenómeno de difracción utilizando una modificación del modelo de Huygens. En su modificación, Fresnel supuso que la amplitud de las ondas secundarias emitidas era mayor en la dirección de propagación del frente de onda que en la dirección opuesta, además, dichas ondas secundarias podían tener fases diferentes.

Cuando dos o más ondas coinciden en el espacio se crea una interferencia, esta interferencia puede ser constructiva cuando las crestas de las ondas coinciden o destructiva si la cresta de una onda coincide con el valle de la otra. Esto de lugar a un “patrón de interferencia” mostrando los lugares en donde las ondas interfirieron constructivamente y destructivamente. En el modelo de Huygens – Fresnel, los frentes de onda son el resultado de las interferencias entre las ondas esféricas secundarias emitidas por cada punto del frente de onda.

La manera en la que el modelo de Huygens – Fresnel explica el fenómeno de difracción es la siguiente: Cuando una onda pasar alrededor de un obstáculo o a través de una rendija, las ondas secundarias emitidas por los puntos del frente de onda cercanos a los bordes del obstáculo o la rendija no pueden interferir con las ondas secundarias de un punto vecino. De esta manera, dichas ondas secundarias cercanas a los bordes no sufren ningún tipo de interferencia y el resultado final es que el frente de onda se “dobla” y cambia su forma. Cómo se mencionó anteriormente, este efecto es más notorio cuando el tamaño de los obstáculos y/o las rendijas es más o menos del mismo orden de magnitud que la longitud de la onda incidente.

Experimento de Young

En 1801, el científico inglés Thomas Young demostró experimentalmente que la luz se comportaba como onda, tal y cómo lo había postulado Huygens dos siglos atrás. Young desarrolló el experimento que lleva su nombre utilizando luz monocromática y dos pantallas con rendijas que difractaban la luz incidente.

El experimento de Young consistía en incidir luz monocromática sobre una pantalla que tenía una rendija y que difractaba esta luz incidente. Siguiendo a esta pantalla se encontraba una segunda pantalla que tenía dos rendijas, ambas rendijas se encargaban de difractar las ondas luminosas que previamente habían sido difractadas por la primera pantalla. Pasando la segunda pantalla, las ondas difractadas por las dos rendijas interferían entre ellas de manera constructiva en ciertas partes y de manera destructiva en otras, este patrón de interferencia se observaba en una tercera pantalla colocada al final del arreglo.

El patrón de interferencia obtenido en el experimento de Young concordaba perfectamente con las predicciones hechas por la teoría ondulatoria de la luz. De esta manera se comprobó que la luz se comportaba como una onda.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Trabajo publicado en: Ago., 2022.

Datos para citar en modelo APA: Zamora Ramírez, A. (agosto, 2022). Definición de Difracción. Significado.com. Desde https://significado.com/difraccion/