Luz coherente – Óptica –

La luz es una onda electromagnética. Como tal tiene unas características propias de otras ondas y forma parte de un enorme espectro de emisiones electromagnéticas, entre las que se encuentran las ondas de radio, radiación de microondas, infrarrojos, ultravioleta, etc.

Como las ondas mecánicas, las ondas de luz tienen un período, amplitud y frecuencia. A la luz, la frecuencia está relacionada con los colores que vemos. La amplitud está relacionada con la intensidad. El período es el tiempo de un ciclo de oscilación. Dado un punto dado de la onda, la fase es la característica de la amplitud en la región cercana a este punto.

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Coherencia es la medida de la correlación entre las fases medidas en diferentes puntos de una onda. Para ser más claro, imagina 2 botes de juguete en un lago tranquilo. Si arrojamos una piedra al lago, las olas harán que los barcos oscilen. Diríamos que los barcos están en fase, si oscilan al mismo tiempo. Sin embargo, incluso si los barcos no están exactamente en fase, el movimiento de las dos oscilaciones tendrá una diferencia constante. Decimos entonces que la fuente es perfectamente coherente. Una fuente puntual produce una onda perfectamente coherente.

Ahora imagina que ocurre una tormenta. Cada gota de lluvia produce olas totalmente diferentes, producidas en diferentes momentos y lugares. Pronto los barcos oscilarán aleatoriamente de diferentes formas. Decimos que la fuente es muy inconsistente.

Tipos de coherencia

Para comprender y medir mejor la coherencia de una fuente de ondas, hemos dividido la coherencia en 2 tipos:

Coherencia temporal – medida de la correlación de la fase de la onda de luz en diferentes puntos en la dirección de propagación. Dado que la frecuencia y el color están relacionados, esta medida le indica qué tan monocromática es la fuente. Una fuente coherente genera ondas de aproximadamente la misma frecuencia y, por lo tanto, del mismo color.

La coherencia temporal se puede medir con la ayuda de un interferómetro, un dispositivo que divide la luz que se origina en una fuente determinada y luego hace que los haces separados se encuentren nuevamente interfiriendo entre sí. Analizando la interferencia producida es posible evaluar la coherencia temporal.

Coherencia espacial – medida de la correlación de la fase de la onda luminosa en diferentes puntos en la dirección transversal a la dirección de propagación. Esta medida informa la uniformidad del frente de onda.

La medición de la coherencia espacial se puede realizar a partir del experimento de doble rendija de Young. Este experimento consiste en hacer pasar un haz de luz por dos rendijas. El patrón que se muestra como resultado de la interferencia ayuda a medir la coherencia espacial.

aplicaciones

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El resultado más conocido de la aplicación de luz coherente son los rayos láser. Debido a la gran coherencia de la fuente que produce el láser, presentan una frecuencia extremadamente uniforme (color puro), gran precisión y extrema eficiencia, en comparación con las fuentes de luz convencionales.

Actualmente, el láser se utiliza en investigación científica; reproductores de cd, dvd, blue-ray; en la industria para realizar mediciones y cortes de altísima precisión; en medicina, en intervenciones delicadas; en conexiones de fibra óptica; en el sector militar en miras de armas pequeñas y objetivos de tripulaciones de tierra para ataques con misiles guiados.

Una gran cantidad de tecnologías en el mundo moderno utilizan láser y constantemente surgen nuevas aplicaciones.

Fuentes:
http://www.nupen.com.br/Revista_port/fund_fisicos1.php
http://www.if.ufrgs.br/~marcia/coerencia.pdf

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