Sean bienvenidos a esta entra dedicada a presentar ejercicios resueltos de fenómenos de interferencia, con un enfoque a los patrones de interferencia. Los experimentos de doble rendija han sido una piedra angular en la comprensión de la naturaleza dual de la luz y la materia, así como en la exploración de fenómenos fundamentales en la física cuántica. Estos experimentos involucran el paso de ondas a través de dos rendijas, generando un patrón de interferencia que ha desconcertado y fascinado a científicos y estudiantes por igual durante siglos.
En este conjunto de ejercicios, exploraremos diversos aspectos de los experimentos de doble rendija y sus aplicaciones, desde la determinación de la longitud de onda de la luz hasta la relación con conceptos avanzados como la entrelazamiento cuántico y la polarización de la luz. Cada ejercicio ofrece una oportunidad para profundizar en los principios fundamentales de la óptica y la mecánica cuántica, así como para comprender cómo estos conceptos se aplican en diversas áreas de la ciencia y la tecnología.
En un experimento de doble rendija, la distancia entre las rendijas es de 0.8 mm y la longitud de onda de la luz utilizada es de 700 nm. ¿A qué distancia de las rendijas se encuentra el primer mínimo de interferencia en la pantalla?
El primer mínimo de interferencia en la pantalla se encuentra a una distancia 
dada por la fórmula
donde 
es el orden del mínimo,
es la longitud de onda de la luz, y 
es la distancia entre las rendijas. Entonces,
Dos fuentes de luz con longitudes de onda de 500 nm y 600 nm están iluminando una doble rendija con una separación entre rendijas de 0.3 mm. ¿Cuál es la diferencia de camino óptico entre el primer y el segundo máximo de interferencia en la pantalla?
La diferencia de camino óptico entre el primer y el segundo máximo de interferencia se calcula como 
donde 
y 
son los órdenes de los máximos, y 
es la longitud de onda promedio entre 500 nm y 600 nm, es decir,
Entonces, 
.
Si se duplica la distancia entre las rendijas en un experimento de doble rendija y la longitud de onda de la luz utilizada es de 800 nm, ¿cuál será el ángulo entre dos máximos consecutivos de interferencia en la pantalla?
El ángulo entre dos máximos consecutivos de interferencia se calcula como
donde es el orden del máximo, 
es la longitud de onda de la luz, y 
es la distancia entre las rendijas duplicada (0.8 mm = 0.0008 m). Entonces,
En un experimento de doble rendija, la distancia entre las rendijas es de 0.5 mm y la longitud de onda de la luz utilizada es de 600 nm. Si se observa el tercer mínimo de interferencia en la pantalla, ¿a qué distancia de las rendijas se encuentra la pantalla?
La distancia de la pantalla al tercer mínimo de interferencia se calcula como
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donde 
es el orden del mínimo. Entonces,
¿Cuál es la diferencia de camino óptico entre dos puntos en la pantalla situados a 5 cm de distancia entre sí en un experimento de doble rendija con una separación entre las rendijas de 0.4 mm y una longitud de onda de 550 nm?
La diferencia de camino óptico entre dos puntos en la pantalla se calcula como
donde 
es la diferencia de camino óptico en unidades de longitud (en este caso, 5 cm = 0.05 m), y 
es la longitud de onda de la luz. Entonces,
En un experimento de doble rendija con luz de 450 nm y una distancia entre rendijas de 0.6 mm, ¿cuántos mínimos de interferencia se observarán en la pantalla si esta se encuentra a 2 metros de las rendijas?
El número de mínimos de interferencia se calcula utilizando la fórmula
donde 
es la distancia entre las rendijas, 
es el ángulo entre los máximos de interferencia en la pantalla, y 
es la longitud de onda de la luz. Dado que no está especificado en el problema, no podemos determinar el número exacto de mínimos.
Si se aumenta la longitud de onda de la luz utilizada en un experimento de doble rendija mientras se mantiene constante la distancia entre las rendijas y la distancia a la pantalla, ¿cómo afectará esto el patrón de interferencia en la pantalla?
Al aumentar la longitud de onda de la luz utilizada, el patrón de interferencia en la pantalla se reducirá, con franjas más estrechas y más cercanas entre sí. Esto se debe a que una mayor longitud de onda resulta en ángulos más pequeños entre los máximos y mínimos de interferencia.
¿Cuál es la diferencia de camino óptico entre el primer y el tercer máximo de interferencia en un experimento de doble rendija con una separación entre las rendijas de 0.2 mm y una longitud de onda de 700 nm?
La diferencia de camino óptico entre el primer y el tercer máximo de interferencia se calcula como
donde 
son los órdenes de los máximos, y 
es la longitud de onda de la luz. Entonces,
Si se disminuye la distancia entre las rendijas en un experimento de doble rendija mientras se mantiene constante la longitud de onda de la luz utilizada, ¿cómo afectará esto el ángulo entre los máximos de interferencia en la pantalla?
Al disminuir la distancia entre las rendijas en un experimento de doble rendija manteniendo constante la longitud de onda de la luz utilizada, el ángulo entre los máximos de interferencia en la pantalla se reducirá. Esto significa que las franjas de interferencia serán más estrechas y más cercanas entre sí en comparación con el patrón original.
En un experimento de doble rendija con luz de 650 nm y una distancia entre rendijas de 0.8 mm, ¿cuál será el ancho angular de la franja oscura en la pantalla a una distancia de 2 metros de las rendijas?
El ancho angular de la franja oscura en la pantalla se calcula como
donde es el orden del mínimo, 
es la longitud de onda de la luz, y es la distancia entre las rendijas. Entonces,
La respuesta exacta requeriría calcular este ángulo en radianes.
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Hola, muchas gracias por compartir estos ejercicios. Me parece que en el ejercicio 3 la respuesta es 2.5Hz y no 0.25Hz. Saludos
Hola te agradecemos tu observación, una disculpa y ya se corrigió.
Holiii. Super buenos ejercicios, pero la tres está mal, pues 1÷0.4s es 2.5hz, no 0.25
Hola te agradecemos tus observaciones y una disculpa, ya se corrigió.
Corrígeme si me equivoco, pero en el 8 el recorrido sería la mitad (600m) , puesto que tarda 1s en llegar al fondo del lago y otro segundo en volver y ser recibida. Un saludo
Hola, me encantaría poder resolver tu dudad, pero necesito que me digas de que tema es tu ejercicio, pues a mi me señala que es un ejercicio de ondas aplicado a un tren de carga y tu mencionas un lago, lo cual me crea dificultades.
La nota musical tiene una frecuencia de 440Hz y tiene una velocidad de 340 m/s en el aire . Calcula su longitud
la 1 esta mal
Hola, disculpa pero podrías señalar porque esta mal, pues no encontré el error.