Mientras estudiaba sobre la difracción de Fresnel y Fraunhofer, encontré una declaración que dice que las franjas desaparecen y la imagen tomaría la forma límite de la apertura cuando la longitud de onda llega a cero, que es lo mismo que predice la óptica geométrica. No entiendo el significado de esto, especialmente el uso 'longitud de onda va a cero'. ¿Alguien puede ayudarme?
En el experimento de la doble rendija, la "longitud de onda" es la distancia entre dos "picos" sucesivos, en un momento dado, del frente de onda antes de llegar a las rendijas. Cuando la longitud de onda llega a cero, se refieren a "tomar un límite". Dado que es imposible producir ondas de longitud de onda cero, reducimos la longitud de onda a casi cero, medimos el comportamiento del sistema con una "óptica casi geométrica" e inferimos que si pudiéramos hacerlo exactamente cero, tendríamos una óptica geométrica perfecta.
Entonces, ¿por qué pasa ésto? Suponga que tiene una línea corta de fuentes puntuales, todas en fase entre sí (esta es una forma de modelar el experimento de la rendija, cada rendija como una línea de fuentes). La parte más fuerte del haz se envía perpendicular a la línea. Sin embargo, si se encuentra en un ángulo sesgado, la distancia recorrida desde cada fuente hasta usted es diferente, por lo que las fases de las ondas cuando lleguen a usted no se reforzarán entre sí. Cuanto más corta es la longitud de onda, más sensibles son las ondas a ligeras diferencias en la longitud de la trayectoria, y más energía se concentra en un haz estrecho.
Un excelente simulador de ondas (applet de Java) que puede demostrar la difracción y otros fenómenos de ondas es el "tanque de ondas" de Paul Falstad (falstad.com) .
La difracción en muchos tipos de ondas es una consecuencia de la relación entre la longitud de onda de la onda y el tamaño total del frente de onda, que puede relacionarse con el tamaño o la apertura de la "antena" radiante. Los efectos de difracción son pequeños, cuando la apertura del frente de onda es grande en comparación con la longitud de onda, por lo que cuanto mayor sea la apertura o menor sea la longitud de onda, los efectos de difracción serán menos significativos. Entonces, permitir que la longitud de onda se reduzca sin límite (a cero) nos muestra cuál sería el resultado simplificado libre de difracción.
Todo aficionado al sonido de alta fidelidad sabe que esos diminutos "altavoces" cúbicos de dos pulgadas no son la forma correcta de construir un "woofer de subcontragraves" para reproducir un sonido de tubo de órgano de 32 pies. En ese caso, no solo el sonido se propaga casi isotrópicamente por difracción, sino que la fuente está muy mal acoplada al medio de aire para generar las ondas.
En aplicaciones de luz, los frentes de onda suelen ser muchos órdenes de magnitud más grandes que las longitudes de onda (no en fibra óptica), por lo que las ondas siguen leyes ópticas geométricas más simples bastante bien. Los efectos de difracción limitan en última instancia la resolución de los sistemas ópticos y, en los telescopios ópticos más grandes, los efectos de difracción se acercan tanto a la aproximación de longitud de onda cero como es probable que lleguemos.
olin lathrop