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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe correctamente un fenómeno relacionado con los haces de luz?

  • Cambio en la dirección de un haz en un medio uniforme
  • Aparición de franjas de interferencia con diferentes espesores (correct)
  • Interferencia de dos campos paralelos de diferente frecuencia
  • Interacción de haces de luz con distinto espesor

¿Qué fórmula se utiliza para calcular la irradiancia en el contexto de la interferencia?

  • $I = c imes rac{1}{2} imes (E_1 + E_2)^2$
  • $I = c imes (E_1 + E_2)$
  • $I = c imes rac{1}{2} imes (E_1^2 + E_2^2 + 2E_1E_2)$ (correct)
  • $I = c imes rac{1}{2} imes (E_1^2 + E_2^2)$

¿Cómo se relacionan los campos eléctricos en la interferencia?

  • Se superponen teniendo en cuenta la diferencia de fases (correct)
  • Se suman algebraicamente solo si las frecuencias son diferentes
  • Solo se combinan si son perpendiculares
  • Se multiplican entre sí para determinar la forma de la onda resultante

¿Qué efecto se produce cuando dos haces de luz de la misma frecuencia se combinan?

<p>Pueden producir interferencia constructiva o destructiva (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué significa la expresión $cos(2 heta)$ en el contexto de la interferencia?

<p>Es un promedio de la forma de onda sobre un período (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el parámetro δ en el contexto de la diferencia de camino óptico?

<p>La diferencia de fase (B)</p> Signup and view all the answers

Bajo qué condición se obtienen máximos en la interferencia de ondas?

<p>Cuando Δ = mλ (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la expresión correcta para la diferencia de camino geométrico?

<p>Δ = d sin θ (D)</p> Signup and view all the answers

En el experimento de interferencia de Young, ¿qué se observa en el centro de la pantalla?

<p>Un máximo de orden 0 (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué determina la interfranja entre máximos consecutivos en el experimento de Young?

<p>La longitud de onda λ y la distancia D (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre al alejarse del centro en el patrón de interferencia?

<p>La diferencia de camino óptico aumenta (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué establece el experimento de Grimaldi realizado en 1655?

<p>La imposibilidad de observar interferencia (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se puede expresar el máximo de orden m en términos de la longitud de onda?

<p>ym = m λ (D/d) (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la expresión que representa la diferencia de camino para los rayos que parten con una inclinación θ?

<p>∆ = 2 d n cos θ (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con el aspecto de los anillos si se acerca el espejo E1 a la lámina?

<p>Aumenta su número. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se puede medir la longitud de onda λ usando el interferómetro de Michelson?

<p>Moviendo el espejo λ/2 y contando anillos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene el índice de refracción n en el experimento?

<p>Afecta al camino recorrido y por tanto a los anillos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué complicación ocurre al medir desplazamientos pequeños en el experimento?

<p>Hacen que se necesiten más anillos para obtener resultados precisos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del divisor de haz en el interferómetro de Michelson?

<p>Dividir la fuente de luz en dos rayos (D)</p> Signup and view all the answers

En la situación de partida del interferómetro de Michelson, ¿qué condición se establece sobre las distancias a los espejos?

<p>Ambas distancias son iguales (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es difícil medir índices de refracción con un vidrio usando el interferómetro de Michelson?

<p>Porque no se pueden hacer cambios graduales en el material. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el término $δ$ en la ecuación de interferencia del interferómetro de Michelson?

<p>La diferencia de camino recorrido (B)</p> Signup and view all the answers

Si el orden m es constante y se observa un cambio en la inclinación θ, ¿qué se mantendrá constante en el experimento?

<p>La distancia d. (C)</p> Signup and view all the answers

En la ecuación $I(y) = I_0 rac{1 + ext{cos}^2( rac{δ}{2})}{2}$, ¿qué representa $I_0$?

<p>La intensidad máxima en el patrón de interferencia (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la expresión 2 n d cosθ = mλ en el contexto del experimento?

<p>La condición de máximo para la interferencia de luz. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando $δ = 0$ en el interferómetro de Michelson?

<p>Se produce interferencia constructiva (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes elementos no es parte del interferómetro de Michelson?

<p>Polarizador (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la condición necesaria para que dos haces de ondas produzcan una interferencia observable?

<p>Coincidir en el espacio y en el tiempo. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implica la fórmula $∆L = 2(L_m - L_f)$ en el contexto del interferómetro?

<p>La diferencia de camino óptico de los rayos (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre en el caso de máximos y mínimos interferenciales?

<p>En máximos, la intensidad es la suma de las intensidades más el término de interferencia. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el parámetro de visibilidad en interferencia?

<p>El contraste entre los máximos y mínimos de intensidad. (C)</p> Signup and view all the answers

La interferencia en el interferómetro de Michelson ocurre debido a:

<p>La combinación de los rayos de luz (B)</p> Signup and view all the answers

Si dos haces tienen intensidades iguales, ¿cuál es la intensidad máxima resultante?

<p>4A² (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando los campos que se superponen son ortogonales?

<p>No habrá ningún efecto interferencial. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se calcula el desfase δ en interferencia?

<p>$ rac{2 ext{π}}{λ}(Δ)$ (C)</p> Signup and view all the answers

Cuando la diferencia de camino óptico es $mλ$, ¿qué tipo de interferencia ocurre?

<p>Interferencia constructiva. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se debe hacer para obtener un máximo de intensidad en la interferencia?

<p>Hacer que el desfase sea un múltiplo de $2π$. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué método utilizó Michelson para medir la velocidad de la luz?

<p>Un sistema de un espejo fijo y uno móvil (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál fue una de las contribuciones de Michelson al campo de la física?

<p>Creación del primer espectroscopio de alta resolución (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué noción fue descartada a través del experimento de Michelson-Morley?

<p>La existencia del éter como medio para la luz (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué premio recibió Michelson en 1907?

<p>Premio Nobel de Física (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se estableció el nuevo estándar para el metro por Michelson?

<p>Basado en la longitud de onda de una línea de emisión del cadmio (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué objetivo tenía el experimento de interferómetro estelar de Michelson?

<p>Determinar el diámetro de una estrella (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál era la creencia sobre la naturaleza de la luz antes del experimento de Michelson y Morley?

<p>La luz consistía en ondas que se propagaban en el éter (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál consideraba Michelson que era el único progreso esperado en la física durante su época?

<p>Mejores instrumentos y mayor precisión (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Principio de Superposición

Describe cómo se combinan las ondas cuando se encuentran en el mismo punto del espacio y tiempo. La amplitud resultante depende de la fase relativa de las ondas.

Interferencia de Ondas

Fenómeno que ocurre cuando dos o más ondas se superponen, produciendo patrones de máximos y mínimos de intensidad. Estas variaciones dependen de la diferencia de fase entre las ondas.

Desfase (δ)

Diferencia de fase entre dos ondas, medida en radianes. Determina si las ondas se refuerzan (máximo) o se cancelan (mínimo) al superponerse.

Diferencia de Camino Óptico (Δ)

La diferencia en la distancia que recorren dos ondas desde su origen hasta un punto de superposición, teniendo en cuenta el índice de refracción del medio.

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Máximos de Interferencia

Puntos donde la superposición de ondas produce la máxima intensidad, debido a que la diferencia de fase entre las ondas es múltiplo de 2π.

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Mínimos de Interferencia

Puntos donde la superposición de ondas produce la mínima intensidad, debido a que la diferencia de fase entre las ondas es múltiplo impar de π.

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Visibilidad

Medida del contraste en un patrón de interferencia. Cuanto mayor es la visibilidad, mayor es la diferencia entre los máximos y mínimos.

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¿Qué condiciones son necesarias para que dos haces produzcan interferencia estable?

Los haces deben superponerse en espacio y tiempo, tener la misma frecuencia y los campos que se superponen no deben ser ortogonales (deben tener una proyección no nula).

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Diferencia de camino óptico (∆)

La diferencia de camino óptico es la diferencia en la distancia que recorre la luz desde dos fuentes diferentes hasta un punto determinado en la pantalla.

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Diferencia de fase (δ)

La diferencia de fase es el cambio de fase relativo entre dos ondas que llegan a un punto determinado en la pantalla. La diferencia de fase está relacionada con la diferencia de camino óptico.

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¿Cuál es la ecuación que relaciona la diferencia de camino óptico y la diferencia de fase?

La ecuación que relaciona la diferencia de camino óptico (∆) y la diferencia de fase (δ) es: δ = (2π / λ) ∆. Donde λ es la longitud de onda de la luz.

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Interferencia constructiva (Máximos)

La interferencia constructiva ocurre cuando las ondas que llegan a un punto en la pantalla están en fase. Esto resulta en un máximo de intensidad de luz.

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Interferencia destructiva (Mínimos)

La interferencia destructiva ocurre cuando las ondas que llegan a un punto en la pantalla están desfasadas 180 grados. Esto resulta en un mínimo de intensidad de luz.

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Franja de Young

Una franja de Young es una franja brillante o oscura que se observa en un patrón de interferencia de dos fuentes. La interferencia constructiva produce franjas brillantes, mientras que la interferencia destructiva produce franjas oscuras.

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¿Cómo se calcula la separación entre dos franjas consecutivas?

La separación entre dos franjas consecutivas (interfranja) se calcula usando la siguiente fórmula: ym+1 - ym = λD/d, donde λ es la longitud de onda, D es la distancia entre las rendijas y la pantalla, y d es la separación entre las rendijas.

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¿Qué es el experimento de Young?

El experimento de Young es una demostración clásica de la interferencia de ondas de luz. Consiste en hacer pasar la luz a través de dos rendijas estrechas, creando un patrón de interferencia en una pantalla ubicada a una distancia determinada.

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Interferómetro de Michelson

Un dispositivo que utiliza la interferencia de ondas para realizar mediciones precisas de longitudes, distancias y variaciones en el índice de refracción.

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¿Qué es un divisor de haz?

Un elemento óptico que divide un haz de luz en dos o más haces.

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Diferencia de camino (∆L)

La diferencia en la distancia que recorren dos rayos de luz desde el divisor de haz hasta el punto de observación.

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Interferencia constructiva

Ocurre cuando la diferencia de fase entre dos ondas es un múltiplo de 2π, lo que lleva a una amplificación de la amplitud de la onda resultante.

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Interferencia destructiva

Ocurre cuando la diferencia de fase entre dos ondas es un múltiplo impar de π, lo que lleva a la cancelación de la amplitud de la onda resultante.

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Pantalla de interferencia

Una superficie donde se puede observar el patrón de interferencia formado por la superposición de dos o más ondas.

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¿Qué sucede con la interferencia si la diferencia de camino es cero?

Si la diferencia de camino es cero, la diferencia de fase también es cero, y se produce interferencia constructiva. Esto significa que las ondas se refuerzan mutuamente y la intensidad de la luz es máxima.

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¿Qué causa la interferencia?

La interferencia ocurre cuando dos o más ondas se superponen, creando patrones de máxima y mínima intensidad. Esto se debe a la interacción entre sus campos eléctricos, que se suman o restan según su fase relativa.

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Diferencia de camino

La diferencia de camino entre dos ondas es la diferencia de distancia que recorren desde su origen hasta un punto de superposición. Esta diferencia afecta la fase relativa de las ondas, determinando si se refuerzan o se cancelan.

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Interferómetro de Fabry-Perot

Un interferómetro de Fabry-Perot utiliza dos espejos paralelos para crear múltiples reflexiones de un haz de luz. La interferencia entre estos haces produce patrones de interferencia que dependen del espesor del espacio entre los espejos.

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Capas antirreflejantes

Capas antirreflejantes son finas películas transparentes que se usan en lentes y otros dispositivos ópticos para reducir la reflexión de la luz. Funcionan aprovechando la interferencia destructiva para cancelar la reflexión de ciertos colores de luz.

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Franjas de Fizeau

Las franjas de Fizeau son patrones de interferencia producidos por la interferencia de dos haces de luz que se reflejan en superficies ligeramente separadas, creando un patrón con franjas oscuras y brillantes.

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Experimento de Michelson-Morley

Experimento que buscaba detectar el éter, un medio hipotético que se creía que transmitía la luz. Se basaba en la idea de que la velocidad de la luz variaría dependiendo de la dirección del movimiento de la fuente emisora, pero los resultados no confirmaron la existencia del éter.

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¿Qué buscaba demostrar el experimento de Michelson-Morley?

Buscaba comprobar la existencia del éter, un medio hipotético que se creía que transmitía la luz. La idea era que la velocidad de la luz variaría dependiendo de la dirección del movimiento de la fuente emisora, pero los resultados no confirmaron la existencia del éter.

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¿Qué tipo de dispositivo utilizó Michelson en su experimento?

Utilizó un interferómetro, un dispositivo que divide un haz de luz en dos y luego los recombina para crear patrones de interferencia. Estos patrones dependen de la diferencia de camino óptico que recorre cada haz, lo que a su vez permitiría detectar la presencia del éter.

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A.A. Michelson

Físico estadounidense que diseñó un sistema de espejos para medir la velocidad de la luz con mayor precisión que nunca antes. También fue pionero en el uso de interferómetros para estudiar la luz y otros fenómenos, como el diámetro de las estrellas. Recibió el Premio Nobel de Física en 1907.

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Espectroscopio de Michelson

El primer espectroscopio con la suficiente resolución para observar los movimientos moleculares. Permitió a Michelson realizar una observación detallada de la estructura de la luz y su interacción con la materia.

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¿En qué se basó el nuevo estándar internacional para el metro?

Se basó en la longitud de onda de una línea de emisión del cadmio, medida con gran precisión por Michelson. Este nuevo estándar, basado en una constante natural, permitió una mayor precisión en las mediciones científicas.

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Interferómetro estelar

Un dispositivo diseñado por Michelson para medir el diámetro de las estrellas. Este dispositivo se basó en la interferencia de la luz proveniente de las estrellas para determinar su tamaño y distancia.

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¿Qué logró Michelson antes de su muerte?

Antes de morir, estaba trabajando en una medida aún más precisa de la velocidad de la luz, demostrando su dedicación a la investigación científica.

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¿Qué es la diferencia de camino en el interferómetro de Michelson?

Es la diferencia de distancia recorrida por la luz a través de los dos brazos del interferómetro. Se calcula como ∆ = QS n = 2 d n cosθ, donde d es la diferencia de distancias entre los espejos, n es el índice de refracción del medio y θ es el ángulo de inclinación de los rayos.

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¿Cómo se relaciona el aspecto de los anillos de interferencia con la diferencia de camino?

El aspecto de los anillos de interferencia en el interferómetro de Michelson depende de la diferencia de camino, y la ecuación que los relaciona es 2 n d cosθ = mλ. Los máximos de interferencia (anillos brillantes) ocurren cuando esta ecuación se cumple para un valor entero de m, mientras que los mínimos (anillos oscuros) corresponden a valores medios de m.

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¿Qué ocurre con los anillos de interferencia si se varía la posición de los espejos en el interferómetro?

Si se varía la posición de los espejos en el interferómetro, la diferencia de camino varía, lo que provoca cambios en el aspecto de los anillos de interferencia. Al acercar un espejo a la lámina, la diferencia de camino disminuye, y se observan más anillos, mientras que al alejarlo, se observan menos anillos.

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¿Cómo se puede medir la longitud de onda de la luz usando un interferómetro de Michelson?

Se puede medir la longitud de onda de la luz contando los anillos de interferencia que pasan por el centro del patrón. Cada anillo corresponde a un desplazamiento de λ/2 en uno de los espejos. Se mide el desplazamiento del espejo con un micrómetro y se calcula la longitud de onda.

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¿Cómo se puede medir el índice de refracción de un gas usando un interferómetro de Michelson?

Se puede medir el índice de refracción de un gas contando los anillos de interferencia que pasan por el centro del patrón al llenar un brazo del interferómetro con el gas. El cambio en la diferencia de camino debido al índice de refracción del gas causará un cambio en el número de anillos.

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¿Por qué es difícil medir el índice de refracción de un sólido usando un interferómetro de Michelson?

Es difícil medir el índice de refracción de un sólido usando un interferómetro de Michelson porque no se puede variar la cantidad de sólido en el brazo del interferómetro de manera gradual. Solo se puede introducir o no la lámina de vidrio, lo que no permite contar anillos de forma útil.

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¿Cuál es la importancia del interferómetro de Michelson?

El interferómetro de Michelson es un instrumento fundamental en la investigación científica, ya que permite la medida de longitudes, distancias y variaciones en el índice de refracción de forma precisa. Se utiliza en diversas aplicaciones, como la metrología, la espectroscopia y la investigación de las ondas electromagnéticas.

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Study Notes

Fenómenos Interferenciales

  • La interferencia ocurre cuando dos o más ondas se superponen.
  • El principio de superposición establece que, cuando varias ondas se superponen, el campo resultante es la suma vectorial de los campos individuales de cada onda.
  • La interferencia puede ser constructiva o destructiva, dependiendo de la fase relativa de las ondas.
  • La interferencia constructiva ocurre cuando las ondas están en fase, resultando en una amplitud mayor.
  • La interferencia destructiva ocurre cuando las ondas están desfasadas, resultando en una amplitud menor o nula.
  • Las condiciones necesarias para obtener interferencia son la coherencia y la superposición en el tiempo y en el espacio de dos o más ondas.
  • La coherencia significa que las ondas deben tener la misma frecuencia y un desfase constante.
  • La superposición significa que las ondas deben estar en el mismo lugar al mismo tiempo.
  • Las ondas deben tener el mismo plano de polarización.

Experimento de la Doble Rendija de Young

  • En el experimento de Young, la luz de una fuente coherente (como un láser) atraviesa dos rendijas estrechas paralelas.
  • Las ondas provenientes de cada rendija interfieren, creando un patrón de franjas brillantes y oscuras en una pantalla situada detrás de las rendijas.
  • Las franjas brillantes corresponden a interferencia constructiva, y las franjas oscuras a interferencia destructiva.
  • La separación entre las franjas brillantes (interfranja) está relacionada con la longitud de onda de la luz, la distancia entre las rendijas y la distancia a la pantalla.

Interferómetro de Michelson

  • El interferómetro de Michelson es un dispositivo utilizado para medir desplazamientos extremadamente pequeños.
  • Consta de un divisor de haz que divide un haz de luz en dos haces.
  • Los haces viajan por caminos diferentes y luego interfieren.
  • Un espejo móvil cambia la longitud de un rayo y altera el patrón de interferencia.
  • La diferencia de camino óptico está relacionada con el orden 'm' de los anillos.
  • Los anillos de interferencia son calculados basados en la diferencia de camino óptico entre los rayos y la longitud de onda de la luz.
  • El instrumento es útil en la medida precisa de la velocidad de la luz.

Interferencias por Superposición de Muchas Ondas

  • Las interferencias producidas por el superposicionamiento de múltiples haces reflejados en placas parcialmente plateadas o películas delgadas.
  • La interferencia puede constructiva o destructiva dependiendo de la relación de fase entre los haces.

Láminas Delgadas

  • Cuando la luz se refleja en láminas delgadas, las ondas reflejadas interfieren, creando patrones de interferencia.
  • El efecto es observable en superficies como pompas de jabón, películas de aceite sobre agua, etc.
  • Las condiciones de interferencia constructiva y destructiva dependen de la longitud de onda de la luz, el espesor de la capa y el ángulo de incidencia.
  • El patrón resultante es una coloración espectral debido a la interferencia de diferentes colores de la luz visible.

Interferómetro de Fabry-Perot

  • Es un interferómetro formado por dos espejos paralelos que produce franjas de interferencia muy estrechas y que se usa para determinar las longitudes de onda.
  • Se utiliza una lámina planoparalela de aire.
  • La condición de máximo para la intensidad de la luz transmitida es 2d cosθ = mλ

Capas Anti-Reflejantes

  • Se utiliza un número mayor de capas para conseguir la condición anti-reflejante para un rango de longitudes de onda.
  • El número de capas en este caso y la condición de amplitud reflejada nula definen el resultado.

Franjas de Fizeau

  • Se observa un patrón de franjas de interferencia paralelas a la arista de una cuña.
  • La condición de máximo para la intensidad se repite cada λ/2.

Anillos de Newton

  • Es un patrón de franjas concéntricas que se forma cuando una lente con curvatura convexa se coloca sobre una superficie plana.
  • Los anillos se generan por la interferencia de los haces reflejados de las superficies de contacto.

Coloración en Láminas Delgadas

  • En láminas delgadas de espesor variable, la luz blanca produce diferentes colores.
  • En diferentes puntos, las ondas interfieren de forma diferente o constructiva o destructiva.

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