Interferencia para niños
En física, la interferencia es un fenómeno fascinante que ocurre cuando dos o más ondas se encuentran y se combinan. Imagina que lanzas dos piedras en un estanque: las ondas que se forman se cruzan y crean un nuevo patrón. El resultado de esta combinación puede ser una onda más grande, más pequeña o del mismo tamaño que las originales.
Este efecto se puede ver en muchos tipos de ondas, como las ondas de luz, las ondas de radio o las ondas de sonido. La onda que resulta de esta combinación es como la suma de las ondas que se encontraron.
Contenido
¿Cómo se combinan las ondas?
Cuando las ondas se encuentran, su combinación depende de cómo estén "alineadas" entre sí. Esto se llama la diferencia de fase.
Interferencia constructiva: Cuando las ondas se suman
Si las ondas están perfectamente alineadas, es decir, sus puntos más altos (crestas) y sus puntos más bajos (valles) coinciden, se refuerzan mutuamente. Esto se llama interferencia constructiva. El resultado es una onda más grande, con una amplitud (altura) mayor. Piensa en dos olas pequeñas que se unen para formar una ola más grande.
Interferencia destructiva: Cuando las ondas se restan
Si las ondas están desalineadas, de modo que la cresta de una onda coincide con el valle de otra, se anulan o se restan entre sí. Esto se llama interferencia destructiva. El resultado es una onda más pequeña o, en algunos casos, ¡ninguna onda en absoluto! Es como si una ola cancelara a la otra.
Pulsaciones o batidos: Ondas casi iguales
A veces, dos ondas tienen frecuencias muy parecidas, pero no exactamente iguales. Cuando se combinan, el oído humano no las escucha como dos sonidos separados, sino como un solo sonido que cambia de volumen de forma rítmica. Esto se conoce como pulsación o batido.
Por ejemplo, si escuchas dos sonidos, uno de 300 Hz y otro de 304 Hz, oirás un solo sonido que sube y baja de volumen dos veces por segundo. Esto ocurre porque las ondas se refuerzan y se anulan alternativamente.
¿Cómo funciona la interferencia?
El principio de superposición de ondas nos dice que cuando dos o más ondas del mismo tipo se encuentran en un punto, la altura o fuerza (amplitud) de la onda resultante en ese punto es la suma de las alturas o fuerzas de las ondas individuales.
Si la cresta de una onda se encuentra con la cresta de otra, se suman y se produce una interferencia constructiva. Si la cresta de una onda se encuentra con el valle de otra, se restan y se produce una interferencia destructiva.
Imagina que dejas caer dos piedras idénticas en un estanque. Cada piedra crea ondas circulares. Cuando estas ondas se cruzan, en algunos puntos se sumarán (interferencia constructiva) y el agua se moverá mucho. En otros puntos, se anularán (interferencia destructiva) y el agua apenas se moverá. Esto crea patrones interesantes en la superficie del agua.
La interferencia de la luz es un fenómeno común. Se puede explicar por cómo se combinan las ondas de luz. Ejemplos famosos incluyen el experimento de la doble rendija, los recubrimientos antirreflectantes en lentes y los interferómetros.
Interferencia de la luz
Nuestros ojos no pueden ver la frecuencia de las ondas de luz directamente, pero sí podemos ver su intensidad (lo brillante que es la luz). La intensidad de la luz en un punto es proporcional a la fuerza de la onda.
Para que las ondas de luz interfieran, deben tener la misma polarización. Si no, no pueden anularse ni sumarse entre sí.
Fuentes de luz para la interferencia
Para observar la interferencia, las ondas de luz deben ser "coherentes", es decir, tener una relación de fase constante. Las fuentes de luz normales, como una bombilla, emiten luz de muchas frecuencias y en diferentes momentos. Si dividimos esta luz y la volvemos a juntar, los patrones de interferencia individuales se mezclan y no se ve un patrón claro.
Sin embargo, los láseres son fuentes de luz muy especiales porque emiten luz de una sola frecuencia y de forma muy ordenada. Por eso, es mucho más fácil ver patrones de interferencia con un láser.
También es posible ver patrones de interferencia con luz blanca. Esto ocurre, por ejemplo, en las burbujas de jabón.
Cómo se dividen las ondas de luz
Para que la luz interfiera, primero hay que dividirla en dos ondas y luego volver a unirlas. Hay dos formas principales de hacerlo:
- División de amplitud: Se usa un divisor de haz para separar la luz en dos caminos diferentes, que luego se vuelven a juntar. Ejemplos son el interferómetro de Michelson y el interferómetro de Mach-Zehnder.
- División del frente de onda: La onda se divide en el espacio, como en el famoso experimento de Young (el de la doble rendija).
La interferencia también explica fenómenos cotidianos como los colores brillantes que vemos en las burbujas de jabón o en las manchas de aceite en el agua. Estos colores se deben a la interferencia de la luz que se refleja en las diferentes capas de la película delgada.
Usos de la interferencia
La interferencia no es solo un fenómeno curioso; tiene muchas aplicaciones importantes.
Batido en la música
En la acústica (el estudio del sonido), el batido es un patrón de interferencia entre dos sonidos con frecuencias ligeramente diferentes. Lo percibimos como un cambio rítmico en el volumen.
Los músicos usan el batido para afinar sus instrumentos. Cuando dos notas están casi afinadas, se escucha un batido lento. A medida que las notas se acercan a la afinación perfecta, el batido se vuelve más lento hasta que desaparece.
Interferometría óptica: Medición precisa
La interferometría óptica ha sido muy importante para el avance de la física y se usa para hacer mediciones muy precisas en ingeniería.
- El experimento de la doble rendija de Thomas Young en 1803 demostró que la luz se comporta como una onda. Este experimento es fundamental en la mecánica cuántica.
- El experimento de Michelson-Morley ayudó a entender la relatividad especial.
- La interferometría se usa para definir y calibrar estándares de longitud, como el metro. También se utiliza para comprobar la calidad de componentes ópticos y en máquinas de medición.
Interferometría de radio: Telescopios gigantes
En 1946, se desarrolló la interferometría astronómica. Los radiointerferómetros, como el Very Large Array, son conjuntos de muchas antenas parabólicas separadas. Al combinar las señales de estas antenas, se crea un "telescopio" virtual mucho más grande, lo que permite ver detalles muy pequeños en el espacio. Las ondas de radio de los diferentes telescopios se superponen, sumándose si están en fase y anulándose si están en fase opuesta.
Interferometría acústica: Analizando el sonido
Un interferómetro acústico es un instrumento que mide las características físicas de las ondas sonoras en gases o líquidos. Puede medir la velocidad del sonido, su longitud de onda o cómo se absorbe. Funciona enviando ondas ultrasónicas y midiendo cómo se reflejan.
Galería de imágenes
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Interferencia de luz blanca en una burbuja de jabón. La iridiscencia se debe a la interferencia de una película delgada.
Véase también
En inglés: Wave interference Facts for Kids
- Fenómenos lumínicos:
- Propagación
- Reflexión
- Refracción
- Difracción
- Dispersión
- Polarización
