DIFRACCIÓN. MÁS ALLÁ DEL ARCO IRIS

 

Cuando una onda de cualquier tipo se encuentra con un obstáculo en su camino, por ejemplo una rendija, se desvía de su trayectoria dividiéndose en sus diferentes componentes. Se trata de un fenómeno conocido desde antiguo. Ya en 1660 Francesco Maria Grimaldi acuñó el término difracción, y fue el primero que realizó observaciones precisas sobre la materia.

También las interferencias del fenómeno ondulatorio se describen en el Principio de Fresnel-Huygens, que trata a cada punto en el frente de una onda propagadora como un grupo de ondículas esféricas individuales. De hecho, todas las ondas son susceptibles de difractarse, ya sean de luz, de sonido, de fluidos, electromagnéticas, e incluso las ondas gravitatorias.

El fenómeno no pasó inadvertido a sir Isaac Newton, que demostró que la luz blanca es en realidad una mezcla de colores. Hizo incidir la luz que atravesaba una rendija en una pantalla opaca, y la hizo pasar a través de un prisma de vidrio, obteniendo como resultado los diferentes colores en que se descompone la luz blanca. Intuyó con acierto que el prisma tan sólo dispersa la luz pero no la modifica.

El efecto puede observarse de forma natural en el arco iris que observado con el sol a nuestra espalda, dispersa también la luz, ejerciendo en este caso las gotas de agua idéntica función que el prisma de vidrio. En fecha tan temprana como 1266, Bacon estableció que el ángulo entre la dirección del sol y los arcos de colores es de aproximadamente 42 grados. Para cualquier observador, todas las gotas ubicadas en un círculo en un ángulo de aproximadamente 42 grados, envían luz a su ojo. Cada ángulo tiene su longitud de onda correspondiente, y por lo tanto un color determinado.

Las modernas redes ópticas constituyen un segundo ejemplo de dispersión de las distintas longitudes de onda de la luz blanca. Una red de difracción es un dispositivo óptico compuesto por miles de ranuras paralelas. Cuando la luz ilumina esta estructura periódica, cada ranura difracta las ondas, es decir, cambia su dirección. Así, miles de pequeñas ondas correspondientes a una longitud de onda dada, interfieren constructivamente en un punto distante.

El patrón de interferencia característica es más marcado cuando una onda de un haz coherente, por ejemplo de un láser, se encuentra con una rendija/abertura que sea comparable en tamaño a su longitud de onda. Ello se debe a la interferencia de los diferentes puntos en el frente ondulatorio, o equivalentemente de cada ondícula, que describen trayectorias de diferentes longitudes a la superficie de registro donde se forma la imagen. Sin embargo, si las aberturas son múltiples y muy cercanas, pueden resultar en un patrón complejo de intensidad variable. En este principio se basan en parte los láser de corte empleados en cirugía.

Los conceptos difracción e interferencia están estrechamente relacionados, si bien, como señala Richard Feynman, la difracción suele referirse a muchas fuentes ondulatorias, mientras que la interferencia se circunscribe a sólo unas pocas. Feynman establece también diferencias en el desarrollo matemático de ambos fenómenos.

El tratamiento de ambos abre el camino a una asombrosa variedad de aplicaciones prácticas en otros tantos campos científicos y tecnológicos. Como cantaba Judy Garland en El mago de Oz, hay mundos maravillosos más allá del arco iris. 

-Anda Manolo, alcánzame eso que hay encima de aquello.

-¿Que te alcance el qué, dónde?

-Madre mía, desde luego Manolo, es que a veces pareces tonto.