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INTERFERENCIAS |
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Se produce
interferencia cuando varias ondas coinciden en un
mismo punto del medio por el que se propagan. Las
vibraciones se superponen y el estado de vibración
resultante del punto es la suma de los producidos por
cada onda. |
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Interferencia constructiva |
Interferencia destructiva |
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En las figuras adjuntas se representa la
evolución de dos estados de vibración
transmitidos a un punto cuando es alcanzado por
dos ondas armónicas de la misma frecuencia.
En el caso representado por el dibujo situado
más a la izquierda los estados de vibración
(verde y rojo) llegan al punto en fase y el
resultado de su superposición es una vibración
(azul) de mayor intensidad. En ese punto tiene
lugar una interferencia constructiva. En
el otro dibujo las vibraciones llegan en
oposición de fase y el resultado de su
superposición es una vibración de menor
intensidad (podría ser nula). Se produce una
interferencia destructiva. |
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Para practicar este concepto hemos diseñado una
animación Modellus interactiva.
Representa dos estados de vibración armónica
simple y su superposición. Se pueden
modificar las amplitudes de las dos vibraciones
y el desfase entre ellas, comprobando cómo
afecta la modificación a la evolución del estado
de vibración resultante de su superposición.
También se representan tres partículas virtuales
que simulan las vibraciones, y
el punto del medio vibrante donde se superponen
esos dos estados de vibración. Aplicando el
desfase adecuado, el usuario puede lograr que ese
punto vibre con amplitud máxima (interferencia
constructiva) o nula (interferencia destructiva) |
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La
forma de producir interferencias consiste en hacer
incidir una onda sobre una pared con dos aberturas. Se
produce difracción en cada una de ellas y al otro lado
de la pared se superponen las dos ondas secundarias
dando lugar a interferencias constructivas y
destructivas. |
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A la derecha se representa esta situación. Las
líneas de color continuas del esquema representan puntos en
concordancia de fase con cada foco (situado en
una rendija) y las líneas discontinuas a puntos
en oposición de fase con él. A los puntos como
B, C o D las ondas rojas (procedentes de F1)
llegan en fase con las ondas azules (procedentes
de F2) mientras que a puntos como el
A, las ondas rojas llegan en oposición de fase
con las azules. Así se delimitan unas zonas
donde se produce interferencia constructiva (se
representan por líneas negras de trazo continuo)
y otras en las que se produce interferencia
destructiva (representadas por líneas negras de
trazo discontinuo). |
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Las figuras adjuntas muestran el aspecto que
adquiere una onda difractada de este modo y la
distribución de la intensidad recibida en una
pantalla a una cierta distancia de las dos rendijas
(señalada por la línea azul de puntos).
Como consecuencia de la superposición de las
ondas secundarias procedentes por las dos
rendijas, la distribución de la intensidad
recibida en la pantalla resulta con una sucesión
de máximos y mínimos de intensidad equidistantes
entre sí. El máximo de mayor intensidad se ubica
enfrente del centro geométrico entre las dos
rendijas. |
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En el clip de video adjunto, que filmaron los
estudiantes en el laboratorio, se observa una
situación similar producida en la cubeta de
ondas. Un alumno genera inicialmente una onda
(su foco a la izquierda de la imagen). Un
poco después, el profesor genera la segunda onda
(su foco a la derecha de la imagen),
procurando que sea de la misma frecuencia que la
producida por el estudiante.
Tal como explica el profesor, al superponerse ambas ondas se producen
interferencias, observándose entre ambos focos
líneas claras y oscuras (franjas de
interferencia) que se corresponden con los
vientres y los nodos (donde
se producen interferencias constructivas y
destructivas). La forma de dichas franjas de
interferencia depende de la forma geométrica que
tengan las rendijas o aberturas (por ejemplo,
rectangulares, circulares..) y su localización
se puede prever en función de la separación
existente entre las rendijas y la distancia a la
que se coloca la pantalla. |
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Las experiencias sobre interferencias realizadas
en el laboratorio con la cubeta de ondas,
se pueden complementar y reforzar visionando los
patrones de interferencias geométricas que se
obtienen al superponer diapositivas que
contengan a su vez patrones geométricos
periódicos, representativos de ondas de
diferentes tipos (lineales, circulares, etc.)
Tales diapositivas se pueden imprimir, por
ejemplo, en papelerías, y el resultado de la
superposición de dos de ellas o efecto moiré
(pronunciado muaré) es un nuevo patrón de menor
frecuencia y mayor período. |
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Los aparatos retro-proyectores están en proceso
de extinción, pero no es necesario tenerlos para
que los alumnos puedan observar directamente
estos patrones de interferencias geométricas,
que resultan muy nítidos.
Así lo podemos comprobar en el clip de video
adjunto, que procede de la excelente página Web
clickonphysics de la que es
responsable y administrador el profesor José
Benito Vázquez Dorrío (Universidad de Vigo) (El
video original se puede ver
aquí)
Como vemos el patrón obtenido
cambia con la posición, orientación y/o
frecuencia de los patrones iniciales, de tal
modo que los estudiantes pueden "jugar" con las
diapositivas para "construir" alguno de los
patrones de interferencia que hayan obtenido al
producir interferencias de ondas mecánicas
generadas en la superficie del agua de la cubeta
de ondas. |
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Las interferencias se pueden aprovechar para
incrementar señales ondulatorias o para disminuirlas.
Así, por ejemplo, en un teatro interesa que los sonidos
que puede enviar un apuntador a los actores interfieran
constructivamente en el escenario donde actúan y en
cambio no se oigan en la zona donde se sientan los
espectadores. Igualmente se precisa que la voz de los
actores llegue alta y clara a los espectadores. Estos
recintos tienen una geometría que considera estas
necesidades, procurando que después de múltiples
reflexiones (en paredes y techos) los sonidos
interfieran de la forma más adecuada en cada zona. |