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Holografía. Introducción al holograma. ES-31

Contenido: Holografía. Placa holográfica. Características de las placas de haluros de plata. Estructura. Materiales y sustancias químicas para placas holográficas. Aumento de la fotosensibilidad. Hologramas de gelatina bicromada. Hologramas de arco iris en relieve. Hologramas de photopolymer. Comprensión de materiales alternativos de haluro de plata. Conceptos ópticos. Lumen. Fotometría. Transferencia óptica. Emisión estimulada. Efecto Doppler. Reflectancia y transmitancia. Fotón. Mecánica ondulatoria. Movimiento ondulatorio. Tipos de ondas. Comportamiento de las ondas. La nueva mecánica ondulatoria. Mecánica cuántica. El efecto Compton. Investigación cuantica en óptica.

Introducción al holograma (3° parte)

PLACA HOLOGRAFICA

Las placas utilizadas en holografía son sensibles a la luz, son ortocromáticas con máxima sensibilidad en el rojo, por lo que deben manejarse en completa oscuridad o con luz verde tenue. Presentan grandes características reflexivas debido a la composición de haluros de plata en su superficie, con la principal característica de reflectar grandes frente de onda de interferencia. Un haluro es un compuesto binario en el cual una parte es un átomo halógeno y la otra es un elemento o radical que es menos electronegativo que el halógeno. Según el átomo halógeno que forma el haluro éste puede ser un fluoruro, cloruro, bromuro o yoduro.

Las placas utilizadas en hologramas deben presensibilizarse debido que a las pocas semanas de su fabricación pierden gran parte de su sensibilidad: deben sumergirse en un químico humectante (generalmente foto-flo).

CARACTERISTICAS DE LAS PLACAS DE HALUROS DE PLATA

Tradicionalmente, como sustancia sensible en las películas, se ha utilizado el bromuro de plata (una sal compuesta de bromo y de plata), cuya principal característica, como otras sales de plata, es que tiene la propiedad de alterarse por acción de la luz.

El sistema negativo-positivo se fundamenta en un film transparente, sobre el cual se extiende una delgada capa de gelatina que contiene en suspensión cristales de sales de plata (haluros de plata), así como sensibilizadores y conservadores.

Es suficiente una breve exposición a la luz para que los cristales formen la "imagen latente". El revelado consiste en sumergir la película en una solución química que actúa sobre los haluros de plata "marcados", convirtiéndolos en plata metálica de estructura filamentosa, con la inmediata eliminación por medio del fijado de los que no fueron expuestos. En las películas color el proceso es algo más complejo: el revelador forma primero una imagen monocromática y luego los granos de plata son sustituidos por pigmentos.

A las zonas claras les corresponde una mayor opacidad y aquellas que recibieron menos o nada de luz, la densidad es gradualmente menor. El resultado es una imagen negativa (con los valores tonales -o colores- invertidos).

Para lograr el positivo, se debe realizar un segundo paso que consiste en proyectar una fuente de luz directa sobre la placa, donde nuevamente se invierten las tonalidades.

También existen materiales que contienen los productos químicos para el procesado. Al ser extraída la película del chasis, los químicos son extendidos sobre la emulsión produciéndose el desarrollo en pocos segundos.

Propiedades

Sensibilidad a la luz. La capacidad de registro de la película esta determinada por el tamaño y la forma de los haluros o sales de plata. A mayor tamaño y grosor de la emulsión, se logra mayor sensibilidad. Por otra parte, con granos de plata en forma de tabletas (conocidos como T-Grain, desarrollados por la Eastman Kodak Co.), a igualdad de sensibilidad se logra una mayor definición.

La sensibilidad es determinada por medio de ensayos normalizados. Históricamente, se impusieron las normas DIN (Deutsche Industrie Normen) y ASA (American Standard Association).

En la norma alemana DIN, la escala es logarítmica, duplicándose cada tres números: una película de DIN 21 es la mitad de sensible que una de DIN 24 y el doble de sensible que una de DIN 18.

La norteamericana ANSI (ex-ASA) es aritmética: cada vez que se duplica el número también se duplica la sensibilidad. Una película de ASA 100 es el doble de sensible que una de ASA 50 y la mitad que una de ASA 200.

Desde 1980, se ha optado por la norma ISO (International Standard Organization), donde la sensibilidad se expresa por la escala ASA y DIN separadas con una barra.

Las películas pueden ser divididas en tres grandes grupos:

1- Baja sensibilidad (de ISO 15/25° a 64/19°).Tienen emulsión delgada y haluros de plata pequeños, proporcionando alto poder resolutivo, mayor contraste y, como desventaja, menor latitud de exposición.

2- Sensibilidad media (de ISO 80/20° a 200/24°).De uso general, en retratos, paisajes, etc., con excelente registro de los medios tonos y elevado poder resolutivo y rendimiento moderado en el revelado forzado.

3- Alta sensibilidad (mas de ISO 320/26°).Para uso en condiciones adversas, con iluminación natural o artificial. La emulsión es más gruesa, los granos de haluros de plata son de mayor tamaño, proporcionando un contraste relativamente bajo, poder resolutivo bueno a moderado y amplia latitud de exposición, que se traduce en una elevada capacidad para el revelado forzado.

Sensibilidad espectral. En los materiales blanco y negro, se refiere a la densidad del depósito de plata que forma la imagen en relación al color del motivo: las emulsiones ortocromáticas son insensibles al rojo, las pancromáticas son sensibles a todo el espectro visible y las infrarrojas, como su nombre lo señala, tienen la sensibilidad extendida al infrarrojo. En general, las películas de alta sensibilidad tienen una mejor respuesta ante el naranja-rojizo y algo menor al azul-violeta.

En las películas color, se refiere a la respuesta cromática ante diferentes tipos de fuente de luz. Las balanceadas para ser utilizadas con luz de día se denominan tipo "Daylight", de 5.500° Kelvin, y las de luz artificial de 3.200° Kelvin, tipo "Tungsten".

También existen películas color sensible al infrarrojo, para aplicaciones científicas, técnicas y creativas.

Poder resolutivo. Es la capacidad de la emulsión de distinguir los más pequeños detalles y, por lo tanto, se vincula al grosor de la emulsión, tamaño y forma de los granos de plata, contraste o separación de tonos entre dos áreas o elementos de diferente brillo. El máximo poder resolutivo se obtiene con reveladores de grano fino en base a metol-hidroquinona (por el. D-76, ID-11), reveladores enérgicos muy diluidos (Rodinal) y formulaciones especiales (Beutler, Neofin, Microdol-X, etc.), que incrementan el efecto de borde (acutancia).

En las películas color, el poder resolutivo es afectado por el mayor grosor de la emulsión, por la existencia de varias capas sensibles y la difusión de los colorantes de una capa a otra. Este ultimo aspecto ha sido notablemente mejorado en las películas mas modernas, tanto negativas como reversibles.

Casi todos los fabricantes de películas color producen dos grandes grupos o familias: las de consumo masivo en las cuales se sacrifica el rendimiento en beneficio de mejores propiedades de conservación (abaratándose la producción), y las tipo "Professional" de rendimiento superior pero que deben ser almacenadas y procesadas bajo normas muy estrictas.

Estructura

Las películas consisten en un soporte o base flexible y transparente con buenas propiedades de resistencia mecánica y estabilidad dimensional, de triacetato de celulosa o poliéster (de superior calidad) sobre el cual se extiende una delgada capa de gelatina que contiene en suspensión cristales microscópicos de haluros de plata y otras sustancias químicas que definen sus propiedades. Entre la emulsión y el soporte existe una capa mas fina, el sustrato, que asegura la adherencia de la emulsión y, sobre esta, una capa protectora de gelatina endurecida.

Físicamente, las películas son materiales frágiles, que requieren ciertas precauciones en el manipuleo, almacenamiento y archivo. La humedad y temperaturas extremas las afectan, recomendándose que sean procesadas inmediatamente después de haber sido expuestas (en particular las de tipo "Professional") y guardadas en sobres especiales (archivadores) en un ambiente seco y fresco (30-50% de humedad relativa ambiente y 21 grados Centígrados).

Formatos

Elección de la película

La elección de la película esta determinado por las exigencias del trabajo que se debe afrontar y, dentro de la variedad de marcas que existen de un mismo tipo, por las preferencias personales. El tipo de material que puede considerarse como de uso "universal", es decir, que mejor se adapta a una gran variedad de necesidades, es el negativo color.

ASA

DIN

ISO

12

12°

12/12°

25

15°

25/15°

32

16°

32/16°

40

17°

40/17°

50

18°

50/18°

64

19°

64/19°

80

20°

80/20°

Cuadro de Equivalencia de Sensibilidades

ASA

DIN

ISO

100

21°

100/21°

125

22°

125/22°

160

23°

160/23°

200

24°

200/24°

250

25°

250/25°

320

26°

320/26°

400

27°

400/27°

500

28°

500/28°

640

29°

640/29°

800

30°

800/30°

1000

31°

1000/31°

1250

32°

1250/32°

1600

33°

1600/33°

2000

34°

2000/34°

2500

35°

2500/35°

3200

36°

3200/36°

Materiales y sustancias químicas para placas holográficas

Estudios sobre reveladores y blanqueadores de hologramas

Muchos de los reveladores y blanqueadores simples funcionan bien, pero, dependiendo de la situación, todos tienen sus ventajas y desventajas. La realización de unos tests da algunas alternativas que ayudarían a generar ciertas recomendaciones.

Aumento de la fotosensibilidad

Este proyecto está relacionado con el anterior. Otros tipos de placas de haluro de plata no son nada sensibles a la luz. Existen muchas formas de aumentar esta sensibilidad, entre las que se incluyen un remojo previo y una sensibilización al gas. ¡Si evidencia un método fiable, podría ayudar, a su vez, a salvar de las tinieblas a la holografía!

Hologramas de gelatina bicromada

Descanse un poco de la rutina del haluro de plata y realice sus hologramas en una química realmente diferente. Exponga con láser de color azul profundo estos productos alimenticios, enjuague en alcohol de fricción y contemple las especialmente brillantes y claras imágenes tridimensionales. Es necesario tener alguna experiencia en química. Es posible que no haya láser disponibles para este proyecto.

Hologramas de arco iris en relieve

Realice hologramas de volumen de haluro de plata en imágenes con la superficie en relieve que se puedan imprimir en las tarjetas corrientes de crédito. Las posibilidades incluyen: La exposición de placas recubiertas fotorresistentes y el desarrollo de emulsiones de haluro de plata bastante curtidas. Las imágenes se reproducen por medio del vaciado de una plancha de vinilo en disolvente.

Hologramas de Photopolymer

El Photopolymer es otro tipo de material holográfico, pero no es muy sensible a la luz. Produce hologramas muy brillantes. Proponga un experimento que explore la holografía con photopolymer sin necesidad de utilizar láseres muy potentes.

Comprensión de materiales alternativos de haluro de plata

Para ello trabajamos en la búsqueda de materiales que nos den una alta eficiencia y bajo ruido, como por ejemplo las gelatinas dopadas con compuestos de cromo ('gelatinas dicromatadas') ó polímeros sensibles a la luz (conocidos como 'fotopolímeros'). Incluso actualmente se utilizan proteínas fotosensibles procedentes de la membrana de determinadas bacterias. También trabajamos en la mejora de los procedimientos de procesado de estos materiales.


CONCEPTOS OPTICOS

LUMEN

Unidad de flujo luminoso, o energía visible emitida por una fuente de luz por unidad de tiempo. Un lumen equivale al flujo luminoso emitido en un ángulo sólido unidad, o estereorradián, por una fuente puntual situada en el vértice de ese ángulo y cuya intensidad luminosa es 1 candela en todas las direcciones.

FOTOMETRÍA

Es la medida de la intensidad luminosa de una fuente de luz, o de la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. La fotometría es importante en fotografía, holografía, astronomía e ingeniería de iluminación. Los instrumentos empleados para la fotometría se denominan fotómetros. La intensidad de una fuente de luz se mide en candelas, generalmente comparándola con una fuente patrón. La intensidad relativa se calcula entonces sabiendo que la iluminación decrece con el cuadrado de la distancia.

TRANSFERENCIA OPTICA

Como la luz pasa por una abertura finita al atravesar una lente, siempre se forma un diagrama de difracción alrededor de la imagen de un objeto. Si el objeto es extremadamente pequeño, el diagrama de difracción aparece como una serie de círculos concéntricos claros y oscuros alrededor de un disco central, llamado disco de Airy. Si dos partículas están tan próximas que los dos diagramas se solapan y los anillos brillantes de una de ellas coinciden con los anillos oscuros de la segunda, no es posible distinguir ambas partículas.

El análisis de Fourier permite representar un objeto como una suma de ondas sinusoidales sencillas, llamadas componentes. Estos procedimientos determinan la llamada función de transferencia óptica. En ocasiones, el empleo de este tipo de técnicas permite extraer información de imágenes de baja calidad.

EMISIÓN ESTIMULADA

Los átomos de una fuente de luz corriente, producen luz por emisión espontánea, y la radiación que emiten es incoherente. Si un número suficiente de átomos absorben energía de manera que resultan excitados y acceden a estados de mayor energía en la forma adecuada, puede producirse la emisión estimulada. La luz de una determinada longitud de onda puede provocar la producción de más luz con la misma fase y dirección que la onda original, por lo que la radiación será coherente.

EFECTO DOPPLER

Es la variación aparente de la frecuencia de cualquier onda emitida, por ejemplo luz o sonido, cuando la fuente de la onda se acerca o se aleja del observador. El principio explica por qué, cuando una fuente de ondas de frecuencia constante avanza hacia el observador, la onda aparece más aguda (de mayor frecuencia), mientras que si la fuente se aleja parece más grave.

Las líneas del espectro de un cuerpo luminoso también se desplazan hacia el rojo si fuente se aleja del observador. Midiendo este desplazamiento puede calcularse el movimiento relativo del observador respecto a la fuente.

REFLECTANCIA Y TRANSMITANCIA

Los estados de reflectancía y transmitancía son producto del principio de conservación de la energía. Como consideraremos un estado estacionario, la conservación de la energía debe entenderse como igualdad del flujo que entra en una zona con el que sale de ella, no como igualdad de la energía "antes" y "después", sino como balance espacial: caracterización de la distribución de la energía en el espacio.

La aparente paradoja se resuelve si consideramos por una parte que se trata de una relación entre flujos de energía, y el flujo entrante (transportado por la onda incidente) que iguala el flujo reflejado (transportado por la onda reflejada) y por otra, que se trata de un promedio temporal, luego funciona aproximadamente para ondas no armónicas, que son aquellas para las que existe verdaderamente un "proceso" de reflexión transmisión en el sentido de que llega una onda a la interfase y se divide en dos y todo acaba poco tiempo mas tarde.

En los casos de no reflexión total: se cumple o bien n < n0 o bien n > n0 con _ < _C

(n= numero de ondas estacionarias).Si estamos interesados en un balance de energías debemos calcular promedios temporales del vector de Poynting (potencia por unidad de área) y compararlos.

__

Vector de Poynting: Ak = |A| cos _i

Eso nos permite reescribir la reflectancia como:

R = |R|2

|A|2 = Rk2

Pero como la componente paralela reflejada es proporcional a la componente paralela

incidente y lo mismo para la perpendicular, cada uno de los términos solo depende de la

discontinuidad de índices.

Transmitancía paralela: Tk = n0 cos _0

Transmitancia perpendicular: TP = n0 cos _0 n cos _ tp|2

FOTÓN

Es la cantidad mínima de energía de la luz u otra radiación electromagnética .La luz, que muchas veces se comporta como una onda, a veces se comporta como si estuviera compuesta por un haz de pequeñas partículas o cuantos de energía. Cuando una antipartícuLa interacciona con su partícula correspondiente, ambas se destruyen liberando energía en forma de fotones.

La energía E de un fotón se expresa mediante la ecuación E = h u, donde h es una constante universal (la constante de Planck) y u es la frecuencia (número de oscilaciones por segundo) de la luz.

MECANICA ONDULATORIA

MOVIMIENTO ONDULATORIO

Es el proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones son a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.

Tipos de ondas

Las ondas se clasifican según la dirección de los desplazamientos de las partículas en relación a la dirección del movimiento de la propia onda. Si la vibración es paralela a la dirección de propagación de la onda, la onda se denomina longitudinal. . Otro tipo de onda es la onda transversal, en la que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Las ondas transversales pueden ser mecánicas, o electromagnéticas, como la luz. En esos casos, las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la dirección de propagación.

En una onda transversal, la longitud de onda es la distancia entre dos crestas o valles sucesivos. La frecuencia de una onda es el número de vibraciones por segundo. La velocidad de propagación de la onda es igual a su longitud de onda multiplicada por su frecuencia. En una onda electromagnética, su amplitud es la intensidad máxima del campo eléctrico o del campo magnético.

COMPORTAMIENTO DE LAS ONDAS

La velocidad de una onda en la materia depende de la elasticidad y densidad del medio. La velocidad puede duplicarse cuadruplicando la tensión, o reducirse a la mitad cuadruplicando la densidad lineal. Al atravesar un medio material esta velocidad varía sin superar nunca su valor en el vacío.

Cuando dos ondas se encuentran en un punto, el desplazamiento resultante en ese punto es la suma de los desplazamientos individuales producidos por cada una de las ondas. Si los desplazamientos van en el mismo sentido, ambas ondas se refuerzan; si van en sentido opuesto, se debilitan mutuamente. Este fenómeno se conoce como interferencia.

Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. Se producirá interferencia entre ambas ondas y el desplazamiento resultante en cualquier punto y momento será la suma de los desplazamientos correspondientes a la onda incidente y la onda reflejada.

Este fenómeno se conoce como difracción

En mecánica cuántica, la estructura del átomo se explica por analogía con un sistema de ondas estacionarias. Gran parte de los avances de la física moderna se basan en elaboraciones de la teoría de las ondas y el movimiento ondulatorio.

Onda longitudinal

Onda transversal

LA NUEVA MECANICA ONDULATORIA

Considerando la teoría cuántica, se enuncia que la radiación electromagnética se emite en unidades discretas de energía denominadas quantos. Esta definición dada por el físico

Max Planck afirma que la energía está distribuida entre las diferentes longitudes de onda, y que para darse cuenta de ello era indispensable, se decía, admitir un principio completamente nuevo y sumamente extraño, a saber: que la materia no puede ni emitir ni absorber la radiación continuamente, sino que la radiación de una frecuencia determinada (í) se emite y se absorbe en quantos (hí) solamente, donde (h) es la constante de Planck.

Se vio entonces que en la constante de Planck, donde la energía de un sistema no puede cambiar más que en cantidades finitas y de una forma discontinua, como por un salto, se encuentra en la base de nuestra concepción de la naturaleza.

Se dedujo entonces que la frecuencia de revolución de las órbitas estacionarias de los quantos, no tiene nada que ver con la frecuencia de la luz emitida a consecuencia de una transición súbita desde una órbita a otra, frecuencia que esta determinada por la diferencia de los niveles. Entonces el fenómeno de emisión se efectúa súbitamente "sin emplear tiempo". Pero ¿cómo comprender entonces el desarrollo del tren de ondas de luz coherente que resulta del tránsito?

Hay una dificultad semejante también a propósito de lo que se llama degeneración. Por ejemplo gracias a la isotropía del espacio (Cuando en un cuerpo las propiedades direccionales son las misma como la velocidad de la luz, a partir de un punto, se dice que el cuerpo es isótropo. Por ejemplo, en un bloque de vidrio homogéneo la luz se propaga con la misma velocidad en todas las direcciones; el vidrio es ópticamente isótropo) la orientación de las órbitas estacionarias cuánticas de un sistema cualquiera queda indeterminada, por lo menos si el sistema es libre, es decir, sin fuerzas exteriores.

Pero en cuanto se establece un campo exterior, por ejemplo un campo magnético homogéneo, las condiciones cuánticas exigen que una órbita determinada, solamente pueda admitir un número limitado de orientaciones respecto del campo, perteneciendo las diferentes orientaciones a niveles de energía ligeramente diferentes, pero que coinciden en el límite donde el campo es cero. Es lo que se llama algunas veces "cuantificación en el espacio", y que sirve de base a la explicación del efecto Zeeman (cuando se coloca una fuente de luz en un campo magnético o eléctrico, las líneas espectrales se dividen o ensanchan en muchos casos, con lo que proporcionan importante información sobre la estructura atómica de la fuente o sobre los campos, que no podría obtenerse de otra forma. Cuando se coloca una fuente de luz en un campo magnético, las líneas espectrales se ensanchan o incluso se duplican. Esto se conoce como efecto Zeeman).

La teoría aparece evidentemente incompleta por no dar una descripción del estado de la onda luminosa que se desarrolla a consecuencia de la transición de un estado estacionario a otro. La teoría no da, según se ve, más que el balance de lo que acontece, ignorando los detalles entonces la hipótesis de la discontinuidad no es arbitraria. Una ojeada lanzada sobre un espectro de un gas nos muestra, por el aspecto de las finas rayas espectrales separadas por intervalos oscuros, que existe algo muy discontinuo en la emisión de la luz. La hipótesis de Planck-Bohr da cuenta de la posición exacta de estas rayas, en muchos casos con una exactitud maravillosa.

MECANICA CUANTICA

La teoría cuántica se basa en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación.

A principios del siglo XX, los físicos aún no reconocían claramente que éstas y otras dificultades de la física estaban relacionadas entre sí. El primer avance que llevó a la solución de aquellas dificultades fue la introducción por parte de Planck del concepto de cuanto, como resultado de los estudios de la radiación del cuerpo negro.

Por ejemplo un cuerpo a temperatura alta (al rojo vivo) emite la mayor parte de su radiación en las zonas de baja frecuencia (rojo e infrarrojo); un cuerpo a temperatura alta (al rojo blanco) emite proporcionalmente más radiación en frecuencias más altas (amarillo, verde o azul).

Según la teoría clásica, la energía de los electrones emitidos debería ser proporcional a la intensidad de la radiación. Sin embargo, se comprobó que esta energía era independiente de la intensidad (que sólo determinaba el número de electrones emitidos) y dependía exclusivamente de la frecuencia de la radiación. Cuanto mayor es la frecuencia de la radiación incidente, mayor es la energía de los electrones; por debajo de una determinada frecuencia crítica, no se emiten electrones. Estas y otras interacciones se cumplen por el descubrimiento cuántíco de los niveles de energía (saltos cuanticos de la energía a causa de mayores niveles de frecuencia). La energía del cuanto es proporcional a la frecuencia, por lo que la energía del electrón depende de la frecuencia.

"Marco de aplicación de la Teoría Cuántica"

El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía, óptica, neurología y la computación cuántica, y en la Cosmología teórica del Universo temprano.

Puede pensarse que una de las razones por las que la Física Clásica no es aplicable a los fenómenos atómicos, es que hemos reducido la escala hasta llegar a un ámbito de la realidad "demasiado esencial" y se hace necesario, un cambio de teoría. Y de hecho, así sucede: La Teoría Cuántica estudia los aspectos últimos de la sustancia, los constituyentes más esenciales de la materia (las denominadas "partículas elementales") y la propia naturaleza de la radiación.

Los aspectos esencialmente novedosos (no clásicos) que se derivan de la Teoría Cuántica son:

a) Carácter corpuscular de la radiación (Hipótesis de Planck).

b) Aspecto ondulatorio de las partículas (Hipótesis de Broglie).

Implicaciones de a): carácter corpuscular de la radiación

Tradicionalmente se había venido considerando la radiación como un fenómeno ondulatorio. Pero la hipótesis de Planck la considera como una corriente de partículas, "quantums". ¿Qué naturaleza tiene, entonces, la radiación: ondulatoria o corpuscular? Las dos. Manifiesta un carácter marcadamente "dual". Se trata de aspectos que dentro del formalismo cuántico no se excluyen, y se integran en el concepto de "quantum".

El quantum de radiación puede manifestar propiedades tanto corpusculares como ondulatorias, según el valor de la frecuencia de la radiación. Para valores altos de la frecuencia (en la región gamma del espectro) predomina el carácter corpuscular. En tanto que para frecuencias bajas (en la región del espectro que describe las ondas de radio) predomina el aspecto ondulatorio.

Implicaciones de b): carácter ondulatorio de las partículas

Se comprobó en experimentos de difracción de electrones y neutrones. Lo que ponen de manifiesto estos experimentos es que una clase de onda acompaña el movimiento de las partículas como responsable del fenómeno de difracción. De manera que nuevamente tenemos un ejemplo de dualidad entre las propiedades corpusculares y ondulatorias, asociadas en este caso a las partículas. Pero la aparición del fenómeno ondulatorio no se produce únicamente a nivel microscópico, también se manifiesta para objetos macroscópicos, aunque en este caso la onda asociada tiene una longitud de onda tan pequeña que en la práctica es inapreciable y resulta imposible la realización de un experimento de difracción que la ponga de manifiesto.

El efecto Compton

Cuando se analiza la radiación electromagnética que ha pasado por una región en la que hay electrones libres, se observa que además de la radiación incidente, hay otra de frecuencia menor. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada depende de la dirección de la dispersión.

Sea λ la longitud de onda de la radiación incidente, y λ' la longitud de onda de la radiación dispersada. Compton encontró que la diferencia entre ambas longitudes de onda estaba determinada únicamente por el ángulo θ de dispersión, del siguiente modo

λ - λ = λc(1 - cos θ)

donde λc es una constante que vale 2.4262 10-12 m

Se explica el efecto Compton en términos de la interacción de la radiación electromagnética con electrones libres, que suponemos inicialmente en reposo en el sistema de referencia del observador.

Investigación cuantica en óptica

Un equipo de físicos del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Munich y del Instituto de Electrónica Cuántica de Zurich publicaron en la revista Nature un artículo en el cual describen cómo enfriaron un gas de átomos de rubidio (material que se utiliza para la creación de láseres de gas) y consiguieron que formara una estructura ordenada en forma de grilla cuadricular. Cada elemento de la grilla está ocupado por un átomo y sólo uno, que puede manipularse mediante pulsos magnéticos muy precisos.

Los haces de rayos láser que se entrecruzan forman una estructura de tipo cristalino que determina los límites dentro de los cuales está confinado cada átomo.

Hemmer y sus colaboradores han adaptado trabajos previos llevados a cabo en Harvard. Los pulsos de haces láser se hacen pasar por un medio cuya opacidad se incrementa mediante un segundo láser. El sistema permite reducir drásticamente la velocidad de avance de la luz, que se hace muy lenta. En algunos casos, la luz queda detenida a la espera de que se restauren las condiciones que permiten su movimiento.

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