Punto de veneno

El punto de Arago-Poisson (a veces simplemente punto de Poisson ) es un punto brillante que aparece detrás de un cuerpo opaco, iluminado por un haz de luz dirigido, en su región de sombra geométrica .

Este fenómeno se ha convertido en una de las confirmaciones más sólidas de la teoría ondulatoria de la luz. La existencia de esta mancha fue demostrada teóricamente en 1818 por Simeon Denis Poisson sobre la base de la teoría propuesta por Augustin Fresnel . Resultó que detrás de un gran cuerpo redondo y opaco, justo en medio de su sombra geométrica, debería aparecer un pequeño punto brillante. Poisson quería utilizar el evidente absurdo de este resultado como argumento principal contra la teoría de la difracción de Fresnel , pero Dominique Arago montó un experimento que confirmó esta predicción. Como resultado, este resultado, que se conoció como el punto de Arago-Poisson, resultó ser un argumento de peso a favor de la teoría de la nueva ola.

Explicaciones del efecto

elemental

La existencia de la mancha de Arago-Poisson se explica fácilmente sobre la base del principio de Huygens-Fresnel . Suponga que una onda plana incide sobre un disco opaco redondo paralelo al eje del disco. De acuerdo con el principio de Huygens-Fresnel, los puntos en el borde del disco se pueden considerar como fuentes de ondas secundarias, y todos ellos serán coherentes . Todas estas ondas viajarán la misma distancia desde el borde del disco hasta cualquier punto de su eje. Como resultado, llegarán a este punto en la misma fase y se intensificarán , creando un punto brillante. Cabe señalar que a distancias suficientemente grandes del disco, se vuelve imposible observar la mancha, debido a la decoherencia espacial de las ondas entrantes.

Teoría de la dispersión

La existencia de la mancha de Arago-Poisson se puede explicar en parte sobre la base de la teoría general de la dispersión . La sección transversal total de la dispersión de la luz por un obstáculo y la amplitud de dispersión (compleja) están relacionados por la relación

llamado teorema óptico . Aquí  , es la dirección del haz incidente. Por tanto, debido a la continuidad de la amplitud de dispersión en función de la dirección de dispersión, se deduce que la sección transversal de dispersión frontal diferencial

diferente de cero, que corresponde a un punto de luz detrás del cuerpo. Notamos que esta explicación no es del todo precisa, ya que la descripción de la luz utilizando la amplitud de dispersión y la sección transversal solo es posible a una distancia grande en comparación con las dimensiones del cuerpo, pero a tales distancias se vuelve importante tener en cuenta la coherencia. de las ondas, y además, se hace imposible comparar con precisión las dimensiones de la sombra geométrica del cuerpo y el punto de luz correspondiente.

Creando espejismos acústicos

El efecto de la mancha de Poisson puede manifestarse no solo en la óptica, sino también en la acústica . Un ejemplo de tal manifestación es la creación de espejismos acústicos [1] . La esencia del efecto radica en el hecho de que para frecuencias de sonido del orden de 1-4 kHz , la longitud de onda del sonido es comparable al tamaño de una cabeza humana. Por lo tanto, es posible crear una situación en la que la fuente esté ubicada en un lado de la cabeza y la intensidad máxima debido al efecto de la mancha de Poisson ocurra cerca del otro lado. Por lo tanto, a una persona le parece que el sonido proviene del lado equivocado: surge un espejismo. Para observar el efecto, se necesitan condiciones especiales y en la vida real rara vez se observa.

Notas

  1. ↑ Bertram Schwarzschild. El engañoso punto luminoso acústico  (ing.)  (enlace no disponible) . Física Hoy (02.01.2010). Fecha de acceso: 2 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 27 de marzo de 2012.

Literatura