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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. entonces,
las
vibraciones se superponen y el estado de vibración
resultante del punto es la suma de los producidos por
cada onda.
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 (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). (interferencia destructiva) |
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Interferencia constructiva |
Interferencia destructiva |
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Para practicar estos conceptos hemos diseñado la
animación Modellus adjunta en la que se representan dos estados de vibración armónica
simple y su superposición.
Manipulándola, 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 muestra a 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)
Clic
aquí para descargar esta animación.
Para usarla en tu ordenador, instala
Modellus |
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Una
forma de producir interferencias puede ser enviar una onda
hacia una pared con dos aberturas o rendijas de
tamaño adecuado (del orden de magnitud de la
longitud de onda). Se
produce difracción en cada una de dichas rendijas 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
en un esquema más formal esta situación. Las
líneas de color continuas del mismo representan puntos en
concordancia de fase con cada foco (situado en
una rendija) y las líneas discontinuas
representan 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 (representadas 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 situadas a la izquierda de este
párrafo muestran el aspecto que
puede adquirir una onda difractada de este modo y la
distribución de la intensidad que se recibe 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 tal pantalla resulta con una sucesión
de máximos y mínimos de intensidad equidistantes
entre sí. El máximo de mayor intensidad se ubica
justamente enfrente del centro geométrico entre las dos
rendijas. |
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En el clip de video adjunto, que filmaron
estudiantes del "IES Leonardo da Vinci de
Alicante" en el laboratorio, se observa una
situación similar producida en la cubeta de
ondas. Un alumno genera inicialmente una onda
(su foco está a la izquierda de la imagen). Un
poco después, el profesor genera la segunda onda
(su foco está a la derecha de la imagen),
procurando que sea de la misma frecuencia que la
producida por el estudiante.
Tal como explica a la clase 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).
De
manera más general, la forma de unas franjas de
interferencia obtenidas de este modo 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.)
Dichas diapositivas se pueden imprimir
(por
ejemplo, en papelerías) y el resultado de la
superposición de dos de ellas, llamado "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 que, 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. |