El experimento de Young

Durante cientos de años, los físicos de todo el mundo se encontraron en un acalorado debate sobre la naturaleza de la luz, y durante muchos años se encontraron dos grupos diferenciados. Los primeros creían que la luz era una onda, mientras que los segundos creían que la radiación electromagnética era una partícula. Sin embargo, la mecánica cuántica ha demostrado que ninguno de los dos grupos estaba totalmente en lo cierto y que la respuesta real es mucho más complicada de lo que algún pensador contemporáneo hubiera podido imaginar.

El experimento de Young, usualmente denominado el experimento de la doble rendija, es un experimento relativamente sencillo. Fue utilizado a principios del siglo XIX para demostrar que la luz exhibía propiedades de onda. Este experimento aprovecha dos propiedades específicas de las ondas:

1.  Si una onda alcanza una pequeña rendija, se dobla. A este fenómeno se le denomina difracción. Para que la difracción ocurra, el tamaño de la rendija debe ser comparable a la longitud de la onda.



Esquema de la difracción - una onda se separa después de
pasar a través de una abertura entre 2 paredes. 



2. Cuando dos ondas se encuentran, no colisionan sino que se refuerzan o se debilitan mutuamente dependiendo de la altura de las dos ondas. A este fenómeno se le denomina interferencia. Por ejemplo, cuando dos ondas con alturas contrarias se encuentran, se anulan. Si las ondas encontradas se debilitan mutuamente, estamos hablando de interferencia destructiva. El opuesto de la interferencia destructiva es la interferencia constructiva (las ondas se refuerzan mutuamente).

Esquema de una interferencia constructiva

Esquema de una interferencia destructiva

En el experimento de la doble rendija, se utilizaban dos rendijas, las cuales se encuentran a poca distancia una de otra, La luz atraviesa las dos rendijas y se esparce en el medio que se encuentra detrás de las aberturas a causa de la difracción. Debido a la pequeña distancia entre las rendijas, las ondas de la primera rendija se entrecruzan con las de la segunda rendija y ocurre una interferencia. Si situamos una lámina que detecte la posición de los haces de luz que la golpean, veremos cómo se crea un patrón, el denominado patrón de interferencias, el cual consiste en rayas oscuras y brillantes. Las rayas brillantes en la lámina se ubican en sitios donde ocurre la interferencia constructiva (las ondas se refuerzan mutuamente, por tanto incrementan la intensidad con la que la luz incide en esos sitios), las rayas oscuras son causadas por la interferencia destructiva (las ondas se debilitan mutuamente, por tanto reducen la intensidad de la luz). Si la luz no exhibiera propiedades de onda, no se crearía el patrón de interferencia.

Esquema del experimento de Young - La luz pasa a través de 2 aberturas y ocurre la difracción. Entonces, la luz de la otra abertura y el patrón de interferencia es creado en la placa. Detrás de la placa de detección, hay una imagen demostrando la cantidad de luz incidente en ciertos lugares de la placa. La imagen enseña que entre las aberturas, la interferencia constructiva ocurre. En áreas directamente detrás de las aberturas, la interferencia destructiva prevalece.

 

El experimento de Young es un experimento simple que demuestra la naturaleza de onda de la radiación electromagnética. La versión original de este experimento no está relacionada con la mecánica cuántica, pero usando sus modificaciones, podemos probar fácilmente algunos de los extraños fenómenos del micromundo, como bien vamos a ver próximamente.