Fisica General Burbano

DIFRACCIÓN, REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN 375
XVII – 23. Difracción
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Hemos visto en el capítulo anterior que la energía de una onda es transportada en dirección
perpendicular a los frentes de onda, a esta dirección se le ha llamado rayo en la Fig. XVII-1. Si una
onda se propaga en un medio homogéneo los rayos son líneas rectas que parten del foco emisor;
sin embargo, en condiciones adecuadas (como las que se describen a continuación), puede observarse
que se producen desviaciones respecto de la propagación rectilínea. Estas desviaciones reciben
el nombre de fenómenos de difracción.
Desde un punto de vista cualitativo, la DIFRACCIÓN, puede explicarse por el principio de Huygens-Fresnel.
Todo obstáculo que se interpone en el camino por donde se propaga una onda da
origen a fenómenos de difracción. Cuando un movimiento ondulatorio llega a una superficie rígida
con un orificio de abertura muy pequeña (del orden de la longitud de onda), se verifica que, a partir
del orificio, se propagan ondulaciones idénticas a la incidente y en todas las direcciones.
La discrepancia respecto a la propagación rectilínea, es tanto más evidente cuanto más se
aproximan al orden de magnitud de la longitud de onda l las dimensiones de los obstáculos interpuestos,
o de los orificios que las ondas han de atravesar.
Si al orificio del obstáculo representado en la Fig. XVII-29 llegan frentes de onda planos, a partir
de él se originan ondas que se propagan como si procediesen de un foco emisor situado en el
propio orificio. Por el fenómeno de difracción las ondas rodean o «abrazan» al obstáculo que encuentra
a su paso (Fig. XVII-30). Si agrandamos la abertura de la Fig. XVII-29, hasta que tenga
una anchura mayor que varias longitudes de onda (Fig. XVII-31), en la zona derecha de la figura
frente a la abertura la onda se propaga sin modificación, sin embargo los bordes A y A′ se convierten
en focos emisores y hacen que la onda los rodee alcanzando zonas que de otra forma
serían de «sombra».
Fig. XVII-29.– Difracción de una
onda plana en un orificio cuyo diámetro
es del orden de la longitud de
onda.
Fig. XVII-30.– Si M es un escollo
puntiagudo que existe sobre una superficie
quieta de agua, al arrojar
una piedra en F las ondas producidas
en el agua se propagarán de forma
que sus crestas o valles sean circunferencias
concéntricas de centro F. En
el punto A (principio de Huygens) se
formará un foco emisor y a la izquierda
de la línea AB, las crestas o valles
determinarán circunferencias de centro
A, alcanzando las zonas del otro
lado del obstáculo.
El fenómeno de la difracción por obstáculos de formas particulares se estudiará en relación con
las ondas luminosas (Capítulo XXVI).
XVII – 24. Reflexión de ondas planas
REFLEXIÓN es el retorno del movimiento ondulatorio por el mismo medio por
donde se propagaba al chocar con la superficie de un medio distinto.
Imaginemos una superficie material rígida EE′ (Fig. XVII-32) a la que se dirige
una onda plana AB; al cabo de cierto tiempo la perturbación ha recorrido un camino
AA′ encontrándose la onda en la nueva posición A′B′. El punto A′ se transforma
en un foco emisor y mientras la perturbación pasa de B′ a B′′, la producida en A′ estará
localizada en una esfera de radio igual a B′B′′ y de centro A′. Si desde B′′ se
traza una tangente a esta esfera, se obtiene la onda reflejada A′′B′′.
Fig. XVII-31.– Difracción de una
onda plana en un orificio del orden
de varias longitudes de onda. (Fotografía
cubeta de ondas).
Fig. XVII-32.– Reflexión de ondas planas.