Fenómenos Ondulatorios de la Luz: Dispersión, Difracción e Interferencia

Fenómeno de la Dispersión de la Luz

La luz blanca es realmente una mezcla de luces de diferentes colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

La dispersión de la luz es la descomposición de la luz más compleja en otras luces más simples, es decir, la separación de la luz en las longitudes de onda que la componen. También se puede definir como: fenómeno por el cual cuando la luz blanca incide sobre un material refractante, cada radiación de la luz blanca (cada longitud de onda) se desviará un ángulo diferente.

Según se ha comentado anteriormente, el índice de refracción de una sustancia varía en función de la longitud de onda incidente. Cada longitud de onda tiene un índice de refracción de manera que si la longitud de onda disminuye el índice de refracción aumenta.

Como la frecuencia no varía al pasar de un medio a otro, se observa en la fórmula que el índice de refracción es inversamente proporcional a la longitud de onda de la radiación que se está propagando por dicho medio. Por tanto:

Principio de Huygens

“Todo punto de un frente de onda hasta el cual llega una perturbación se convierte en un centro emisor de nuevas ondas secundarias cuya envolvente a todas esas ondas secundarias, es el nuevo frente de ondas”

Fenómeno de la Difracción

Se llama difracción al fenómeno por el cual una onda modifica su dirección de propagación al encontrarse con aberturas u obstáculos. Es decir, este fenómeno se produce cuando un obstáculo impide el avance de una parte del frente de ondas. Los puntos del frente de ondas que no están tapados por el obstáculo se convierten en centros emisores de nuevos frentes de ondas, según el Principio de Huygens, logrando que la onda bordee el obstáculo y se propague detrás del mismo.

Interferencias

“Las interferencias son fenómenos producidos por el encuentro de dos o más movimientos ondulatorios que llegan simultáneamente a un punto del medio en que se propagan, combinando sus efectos en dicho punto”.

Este fenómeno se caracteriza porque en la región del espacio donde se superponen las ondas, se producen variaciones de amplitud. Si los efectos de ambas ondas se suman se producirá una interferencia constructiva y si se restan, destructiva.

Efecto Fotoeléctrico: Definición

Se conoce con el nombre de efecto fotoeléctrico a la emisión de electrones por las superficies metálicas cuando se iluminan con luz de frecuencia adecuada. Este fenómeno requería volver a considerar la naturaleza corpuscular de la luz y fue observado por primera vez por Hertz.

Nota:

1. A mayor energía de la radiación incidente, mayor energía cinética tendrán los electrones emitidos por el metal (La energía no aumenta el número de electrones emitidos)
2. A mayor intensidad (número de radiaciones que llegan a la superficie metálica en la unidad de tiempo) mayor número de electrones serán emitidos (la intensidad de la radiación no aumenta la energía cinética de los electrones emitidos)

Ecuación de Einstein del Efecto Fotoeléctrico

E_incidente = W_extracción + E_cinética

• E_incidente: energía de los fotones de la luz incidente. Viene dada por: E = h·f
• W_extracción: El trabajo de extracción (o función trabajo) es la energía necesaria para arrancar un electrón de una superficie metálica es igual a h multiplicado por la frecuencia umbral o frecuencia de corte: W = h·f_o
• E_cinética: La energía incidente puede ser mayor que el trabajo de extracción. E_c = 1/2 mv²

Por tanto, la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico se puede escribir también como: h·f = h·f_o + 1/2mv²

Por otro lado la energía cinética máxima se puede medir invirtiendo el valor del potencial entre las placas de modo que los electrones se frenaran, y encontrando el valor del potencial para el cual ya no llegaban electrones a la otra placa. Es el denominado potencial de frenado de manera que: 1/2mV²_max = e·V_frenado