Interferencia de una película delgada. Parte 1

hablemos de la interferencia de película delgada aunque esto es algo redundante ya que película se refiere a algo que es de por sí muy delgado y una película delgada es algo muy muy muy delgado como ocurre esto puede suceder de forma natural al llover nos encontraremos charcos de agua y a veces en la calle nos encontraremos restos de aceite los cuales van a flotar por encima del agua y esto será muy delgado ya que tendremos una cantidad muy pequeña de aceite en otras palabras el grosor del aceite que está flotando por encima del agua es extremadamente delgado lo vamos a llamar t como sabemos que está ahí y que es tan delgado sabemos que está aquí porque si observamos el agua desde arriba a veces aquí veremos un patrón de colores y ese patrón de colores por encima del agua rayas de color rojo azul naranja verde se deben a la interferencia de película delgada y eso también ocurre en las burbujas si ustedes hacen una burbuja observarán estos patrones de colores en su superficie y éstas se deben a la interferencia de película delgada como ocurre esto pues tenemos que la luz viene por acá puede ser del sol o de cualquier otra fuente de luz viene por acá y este es un solo rayo de luz y necesitamos varios rayos de luz para poder tener interferencia que pasa cuando este rayo de luz llega al aceite pues una parte de esta luz se va a reflejar va a reflejarse directamente aquí pero como ya tengo esta línea si la dibujo encima se va a complicar esto mejor la voy a dibujar acá lo que se refleja de este rayo de luz hacia acá si es que viniera directamente hacia abajo a este rayo de luz le vamos a llamar rayo 1 pero esto no es todo lo que hace la luz parte de ella se refleja pero parte de ella pasa a través del aceite y para que ocurra la interferencia de película delgada esta película delgada tiene que ser traslúcida debe dejar pasar la luz no solo reflejar la sino permitir que parte de la luz pase aquí y diremos que esto es lo que alcanza a pasar de la luz en el aceite y qué más ocurre aquí pues aquí llega a otra interfase y cada vez que la luz se encuentra en una interfase entre dos medios una parte de ella se va a reflejar y otra va a pasar o se va a retractar así que en este caso parte de la luz se va a reflejar en esta interfase y también tenemos una reflexión aquí ambas son reflexiones qué parte de esta luz se va a reflejar aquí directo pero no lo voy a dibujar acá voy a dibujarlo justo acá esta es la luz que se refleja hasta el ojo y ahora sí voy a tener dos rayos de luz que van a interferir ahora que tenemos los rayos 1 y 2 que se están trasladando y es ahora cuando mi ojo va a percibir la interferencia ya que tenemos estos rayos 1 y 2 que se están trasladando y quizás tengan interferencia constructiva o destructiva y aquí puedo observar diferentes colores dependiendo de las longitudes de onda esto es lo que queremos encontrar ver como dependiendo del grosor de la capa de aceite y la longitud de onda van a determinar si esta interferencia va a ser constructiva destructiva o ninguna de las dos esto es lo que sabemos y no nos vamos a desviar de lo que ya conocemos sabemos que para tener una interferencia constructiva con dos rayos de luz importante es la diferencia en la longitud de la ruta si esta diferencia es igual a 0 o a lambda a dos veces lambda oa cualquier entero x lambda nos va a dar una interferencia constructiva constructiva y siempre que la diferencia en la longitud de la ruta sea la mitad de una lambda es decir lambda entre 2 o 3 lambda entre 2 etcétera que podemos generalizar como m más un medio x lambda tendremos una interferencia destructiva destructiva bueno esto no es igual a que sea constructivo o destructivo sino que implica que la interferencia será constructiva o destructiva pero recuerden que aquí debemos tener cuidado ya que estas se van a intercambiar dependiendo si ambos rayos de luz están en fase o desfasados esto va a ocurrir si hay desfase de una de las fuentes de ti si uno de los rayos tiene un desfase de pi y el otro no recordemos el ejemplo de las bocinas si modificamos las terminales de la parte de atrás de una de las bocinas en lugar de tener una onda que salga de la bocina de esta forma vamos a tener una onda que va a salir así y si trasladamos ambas ondas ahora en este caso tendremos una interferencia destructiva y en este caso una constructiva se van a intercambiar si no recuerdan esto vean el vídeo de interferencia de onda esta es la condición múltiplos enteros de la longitud de onda nos van a dar interferencia constructiva múltiplos de la mitad de la longitud de onda nos van a dar interferencia destructiva a menos que una de las fuentes tenga un desfase de pi si ambas fuentes están desfasadas pib es es pues vamos a tener igual la fase y esta condición se va a mantener pero si una de ellas está desfasada intercambiamos estas relaciones y ahora los múltiplos enteros de la longitud de onda van a tener interferencia destructiva y en los múltiplos de la mitad de la longitud de la onda tendrán interferencia constructiva esto es algo que nos tiene que preocupar en este ejemplo cuando vimos el vídeo de la interferencia de doble ranura no nos preocupaba esto ya que teníamos una sola onda que era la que llegaba aquí y lo que pasaba por aquí nos aseguramos que estaba en fase porque venían de la misma fuente pero qué sucede ahora en el caso de la interferencia de película delgada en este caso podremos tener un desfase de pi pues si cada que tenemos un cambio de medio podemos tener un desfasamiento de pi va de nuevo una vez que la luz se refleja podría ocurrir un desplazamiento de pi como sabemos si esto ocurre pues va a depender de la velocidad de la luz en los materiales digamos que aquí afuera tenemos aire y la luz va a tener cierta velocidad en el aire que resulta que es muy similar a la velocidad de la luz en el vacío que es de 3 por 10 a la 8 metros por segundo pero la voy a escribir como la velocidad en el aire y la luz va a tener cierta velocidad cuando viaje en el aceite así que tenemos de de aceite la luz viajará a cierta velocidad en el aceite digamos que la velocidad del aceite es de 2.7 por 10 a la 8 metros por segundo y la luz también va a tener cierta velocidad en el agua y sabemos que la velocidad de la luz en el agua es de 2.25 por 10 a la 8 metros por segundo y ahora que conocemos estas velocidades como podemos determinar si va a haber un desplazamiento de pi o no pues vamos a saberlo siempre que la luz se refleje en un medio más lento ahí vamos a tener un desfase de pi por ejemplo está la luz aquí en el aire viaja por acá y llega el aceite el aceite tiene una velocidad menor que la que tiene el aire por lo que en este punto de reflexión va a haber un desplazamiento así que pasa de un medio donde tiene una velocidad pues bastante buena hacia un medio que no es tan veloz entonces aquí en este punto tenemos un desfasamiento de pi digamos que este rayo de luz al tocar el aceite estaba en un pico al pasar a este medio que es más lento en donde la luz no viaja tan fácilmente su reflejo va a tener un desfasamiento es decir que esta luz reflejada va a reflejarse iniciando con un valle y si este rayo de luz llegó como un punto que va hacia arriba su reflejo va a salir como un punto que va hacia abajo va a tener un desfasamiento de 180 grados o de pi y qué pasa con este punto de aquí abajo se refleja en un medio más lento pues si aquí la velocidad del aceite era de 2.7 y la velocidad en el agua es de 2 puntos 25 en el agua no deja que la luz viaje tan fácilmente como lo hizo en el aceite así que aquí también tendremos un desfasamiento de pie y tendremos lo mismo si llego como un pico va a salir como un valle que va a pasar con esta condición de aquí bueno pues tenemos que ambos rayos de luz tienen desfasamiento depp y los dos y esto es lo mismo que si ninguno de los dos tuviera un desfasamiento si ambas ondas están invertidas pues no tenemos ningún problema todo está bien por lo que en este caso no vamos a intercambiar estas condiciones si por alguna razón aquí no usáramos agua sino cualquier otro líquido y en este líquido la velocidad de la luz fuera diferente vamos a decir que es de 2.85 por 10 a la 8 metros por segundo pues esto no cambiaría nada de lo que sucede aquí arriba aquí seguiríamos teniendo un desplazamiento de pie pues tenemos a la luz que está pasando por el aire y llega a un medio donde su velocidad es más lenta aquí tenemos este desplazamiento aquí en el aceite la luz no se va a mover con tanta facilidad como lo hizo en el aire por eso es que decimos que este es un medio más lento pero qué pasa cuando este rayo de luz pasa del aceite a este líquido que es más rápido del medio en el que estaba pues aquí va a haber una reflexión pero ya no voy a tener mi desplazamiento de pi porque está pasando de un medio más lento hacia uno donde se mueve más rápido así que en este caso solo uno de mis rayos involucrados tendrá el desfasamiento en pie aquí si voy a aplicar el intercambiar estas condiciones así que si tenemos que si hay desfase de pi en una de las ondas entonces vamos a hacer este intercambio de condiciones en donde ahora los múltiplos de la mitad de la longitud de la onda nos van a dar interferencia constructiva y los múltiplos de la longitud de onda completa nos dará la interferencia destructiva vamos a aclarar esto un poco mejor si yo tengo un material que es lento y junto tengo un material que es más rápido si tenemos que se va a reflejar en un material rápido entonces no habrá no habrá desfasamiento desfasamiento de pie no habrá desplazamiento de 180 grados pero si pasaremos de un medio que es rápido rápido hacia un medio que es lento y tenemos que se refleja en el material lento entonces sí habrá en este caso si habrá un desfasamiento de 180° desfasamiento de pie y con esto sabemos si habrá desplazamiento si se refleja en un material rápido o si se refleja en un material lento y esto sucede también para el medio de aquí arriba tenemos que preguntarnos lo mismo si estamos pasando de un medio que sea lento a uno que es rápido o si se está reflejando en un medio rápido o al revés si estamos en un medio rápido y la onda se va a reflejar en un medio lento así es como sabemos si habrá desplazamiento si se refleja en un medio que es rápido no habrá desplazamiento si se refleja en un material lento entonces sí habrá desplazamiento y así es como determinamos si habrá desplazamiento aquí hay otros detalles que tenemos que ver hay muchas personas que se les complica trabajar con esta interferencia de película delgada un problema es que no saben distinguir si hay desfase de pi o no lo cual no es tan difícil de determinar una vez conociendo la regla pero aquí hay otro problema cuál es delta x pues va a estar relacionada con el grosor del aceite imaginemos que tenemos las dos ondas y ambas ondas vienen por acá juntas están combinadas una vez que llegan a este medio mi radio uno va a viajar esta distancia de aquí acá cuando se refleje y la onda 2 también va a recorrer oa viajar esta distancia pero lo va a hacer después de haber recorrido esta distancia extra mientras estuvo en esta película delgada así que la longitud extra que viaja nuestra onda 2 comparada con la onda 1 no es el grosor t muchas personas piensan que esta diferencia esta delta x es el grosor t pero no la onda tuvo que viajar hacia abajo y después viajar hacia arriba por lo que esta diferencia es 2 t esta es la clave para la interferencia de película delgada la diferencia en la longitud de la ruta siempre va a ser dos veces este y ahora voy a quitar esto porque ya sé exactamente cuánto vale esta diferencia en la longitud del desplazamiento siempre va a ser dos y te recordemos que es el grosor de la película delgada esta es mi condición y es lo que tengo que cambiar para hacer esto relevante para la interferencia de película delgada recordemos que para la doble ranura delta x era de porsche no detecta pero para la interferencia de película delgada delta x siempre va a ser este 2 t es más sencillo aunque bueno aquí tenemos que preocuparnos si hay un desfase de pi o no pero al menos la delta x es sencilla hay algo más que nos preocupe aquí si hay una cosa más