4.5 interferencia. Experimento de YoungEl experimento dela doble rendijaode Young, aplicado a electrones.A principios del siglo XX comenz a surgir una nueva teora revolucionaria, lafsica cuntica. Entre otras de sus predicciones, est la de que todo cuerpo es a la vez una onda y una partcula.Lanaturaleza ondulatoria de la luzpudo ser probada mediante un experimento conocido como de ladoble rendija, ideado porThomas Young. Thomas Youngpor medio de este experimento comprob que laluz tiene naturaleza ondulatoriaya que se formaba unpatrn de interferenciaen una placa fotosensible colocada al final de las dos placas. Sin embargo algo extrao ocurre cuando utilizamos electrones.Si repetimos el experimento ahora disparando muchos electrones (partculas de materia), vemos que se genera un patrn de interferencia, pero cmo es posible?, los cientficos pensaron que los electrones chocaban entre s, as que repitieron el experimento ahora disparando electrones uno por uno, sin embargo el patrn de interferencia volvi a presentarse. Asombrados decidieron observar a las partculas justo antes de pasar por las dos rendijas, pero algo extrao ocurri, elpatrn de interferenciadesapareci y en su lugar se formaron dos lneas solamente, es decir, el electrn se comport como materia esta vez.De esta manera qued demostrada la naturaleza dualonda-partculade las partculas subatmicas. Sin embargo lo ms asombroso era observar como esta cambiaba su naturaleza con el simple hecho de observarla, como si el electrn tuviera conciencia de que alguien lo estaba observando y decidiera entonces comportarse de manera diferente, tal vez todala materia est conectadade alguna manera.

En su experimento, Young emple como fuente la luz solar que atravesaba una rendija muy estrecha en una persianaS0. Este haz de luz incida sobre una pantalla opaca en la que haba dos rendijas muy estrechas y cercanas entre s (S1yS2). Veamos cmo se produce el patrn de interferencia sobre la pantalla:

Suponemos que las ondas que atraviesan las rendijas tienen una longitud de onday estn separadas una distanciad. Al atravesar las rendijasS1yS2, las ondas se dispersan en todas direcciones. Las que llegan al centro de la pantalla habrn recorrido la misma distancia, por lo que estn en fase: la cresta de una onda llega al mismo tiempo que le cresta de otra onda. Se forma entonces una interferencia constructiva y las amplitudes de ambas ondas se suman. El resultado de esta interferencia constructiva es un rea brillante en el centro de la pantalla. La interferencia constructiva tambin ocurrir cuando las trayectorias de los dos rayos difieran en una longitud de onda (o en cualquier nmero entero de longitudes de onda, es decir,n, siendonun nmero entero).Las interferencias destructivas ocurrirn cuando un rayo recorre una distancia adicional de media longitud de onda (on +(1/2)siendonun nmero entero). En este caso las ondas estaran totalmente fuera de fase al llegar a la pantalla: la cresta de una onda coincidira con el valle de otra. Entonces, al sumar las amplitudes de onda dara como resultado una amplitud cero. Se forma as una interferencia destructiva y en la pantalla se ve una franja oscura. El patrn de interferencia que se ve en la pantalla de visualizacin est formado, entonces, por una sucesin de lneas brillantes y oscuras.Las ondas que provienen de las dos rendijas no viajan distancias iguales para llegar al mismo punto de la pantalla de visualizacin. Esta diferencia de trayectoria viene dada por la expresind sin()siendoel ngulo que forman los haces de luz con la pantalla. Ocurrir una interferencia constructiva y una franja brillante aparecer en la pantalla cuando la diferencia de trayectoria sea igual a un nmero entero de longitudes de onda:d sin() =n,paran = 0, 1, 2, 3,Este valor es el orden de la franja de interferencia. El primer orden,n = 1, es la primera franja a cada lado de la franja central. Las franjas brillantes son picos de mxima intensidad de luz. La intensidad de las franjas brillantes es mayor en la franja central (n = 0) y disminuye para rdenes de franja mayores. La manera en que ocurre esta disminucin viene determinada por la anchura de las dos rendijas.Ocurrir una interferencia destructiva y aparecer una franja oscura en la pantalla de visualizacin cuando la diferencia en trayectoria sea igual a (1/2),(3/2),etc.:d sin() =(n + 1/2) ,paran = 0, 1, 2, 3,En la siguiente imagen se muestra cmo se ve el patrn de interferencia del experimento de Young en la pantalla de visualizacin: