Óptica difractiva, una visión diferente

Óptica difractiva, una visión diferente

Cuando un objeto opaco se interpone entre una fuente puntual de luz y una pantalla, se proyectan regiones claras y obscuras diferentes a las esperadas, usando la óptica geométrica. Fue Grimaldi quien en el siglo XVII publicó el primer estudio sobre la desviación de la luz de su propagación rectilínea, a la que llamó “Diffractio”. La Difracción y la interferencia son fenómenos inseparables, al punto que no es siempre sencillo distinguirlos. Esto es debido a que la difracción es una forma particular de interferencia. Citando a Richard Feynman “Nadie es capaz de definir la diferencia entre interferencia y difracción de forma satisfactoria. Es sólo una cuestión de uso, sin diferencias físicas importantes”. Como consecuencia, cuando en la física, se necesita estudiar formas de interferencia específicas, es necesario poder distinguir los efectos provenientes de las mismas a los efectos provenientes de la difracción.

La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables, a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

En la actualidad los sistemas ópticos difractivos (SOD), son utilizados en la construcción de sistemas formadores de imágenes, debido a que con menos elementos ópticos se logra una mejor calidad de las imágenes. Diversos campos de investigación como la astrofísica, ciencia de materiales, la mecánica cuántica y la industria fotográfica, entre otros, están desarrollando nuevas aplicaciones utilizando SOD, por ejemplo, telescopios de rayos X, rayos gamma y ultravioleta, sistemas de análisis de estructuras como el ADN, o cámaras fotográficas más pequeñas y con mejor calidad de imagen y lentes que permiten el estudio y análisis en diferentes frecuencias del espectro electromagnético para una mejor comprensión de nuestro entorno y del universo.

Es posible, por lo tanto, utilizar la difracción de rayos X como un método para explorar la naturaleza de los cristales y otros materiales con estructura periódica. Esta técnica se utilizó para intentar descubrir la estructura del ADN, y fue una de las pruebas experimentales de su estructura de doble hélice propuesta por James Watson y Francis Crick en 1953. La difracción producida por una estructura cristalina verifica la ley de Bragg.

Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica de la mecánica cuántica es posible observar la difracción de partículas como neutrones o electrones. En los inicios de la mecánica cuántica este fue uno de los argumentos más claros a favor de la descripción ondulatoria que realiza la mecánica cuántica de las partículas subatómicas.

Acerca del autor: estudió Ingeniería Eléctrica en la Universidad de las Américas, A.C., en Cholula, Puebla. Realizo su primera maestría en Sistemas de información, en la Universidad de las Américas, Puebla, en Cholula. Su segunda maestría en ciencias en la especialidad de óptica, la lleva a cabo en el Instituto Nacional de Astrofísica, óptica y Electrónica, en Tonanzintla, Puebla. Realizó su doctorado en ciencias en la especialidad de óptica, en el Instituto Nacional de Astrofísica, óptica y Electrónica, en Tonanzintla, Puebla. Se especializó académica en Automatismo, en la Escuela Nacional Superior de Electrónica, Informática e Hidráulica de Toulouse, en Toulouse, Francia. Investigador en la División de Sistemas de Potencia en el Instituto de Investigaciones Eléctricas, en Palmira, Morelos. Ingeniero de Control de procesos en Hylsa de México, planta Puebla, en Xoxtla. Analista de Sistemas en la división de Organización de Volkswagen de México, planta Puebla. Profesor en la Universidad de las Américas de 1983 a la fecha. MEMBRESAS. Academia Mexicana de óptica (AMO). Optical Society of América (OSA).COMITES Representante de la UDLAP en la División regional de la Sociedad Mexicana de Física. Representante de la Escuela de Ciencias en el Consejo Administrativo de la UDLAP.

Por: Dr. José Ángel Valentín Soto Sánchez
Profesor de tiempo completo del Departamento de Actuaría, Física y Matemáticas de la UDLAP
josea.soto@udlap.mx

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