EPÓNIMOS RELACIONADOS CON LA FÍSICA

 FENÓMENOS FÍSICOS

Láser difractado usando una lente y una rendija en forma de cuadro.

Láser difractado usando una lente y una rendija en forma de hexágono.

Geometría de la difracción, mostrando los planos de la apertura (u objeto difractor) y de la imagen con un sistema de coordenadas.

La difracción de Fresnel o también difracción del campo cercano es un patrón de difracción de una onda electromagnética obtenida muy cerca del objeto causante de la difracción (a menudo una fuente o apertura). Más precisamente, se puede definir como el fenómeno de difracción causado cuando el número de Fresnel es grande y por lo tanto no puede ser usada la aproximación Fraunhofer (difracción de rayos paralelos).

Historia

El físico francés Augustin-Jean Fresnel (1788 – 1827) investiga los fenómenos de la luz en el campo de la óptica, y deriva este principio de difracción en el año 1816.

La integral de Difracción de Fresnel

El patrón de difracción del campo eléctrico en el punto (x, y, z) está dado por:

${\displaystyle E(x,y,z)=-\frac{i}{\lambda }\iint E(x^{\prime },y^{\prime },0)\frac{e^{ikr}}{r}d{x}^{\prime }d{y}^{\prime }}$

donde:

• ${\displaystyle r=\sqrt{(x-x^{\prime }{)}^2+(y-y^{\prime }{)}^2+z^2}}$
• ${\displaystyle i}$ es la unidad imaginaria, y
• ${\displaystyle \cos \theta =\frac{z}{r}}$ es el coseno del ángulo entre z y r.

La solución analítica de esta integral es imposible excepto para las geometrías de difracción más simples. Por lo tanto esta integral se deberá,para otros casos, calcular numéricamente.

La difracción de Fresnel

La condición de validez es algo débil y permite que los parámetros de dimensión del obstáculo tengan valores comparables: la apertura es pequeña comparada con el camino óptico. De esta forma es interesante investigar en el comportamiento del campo eléctrico solo en una pequeña porción de área cercana al origen de la fuente luminosa, es decir para valores de x e y mucho más pequeños que z, en este caso se puede asumir que ${\displaystyle \theta \approx 0}$, esto viene a significar que: ${\displaystyle \cos \theta \approx 1}$.

De esta forma, al igual que la difracción de Fraunhofer, la difracción de Fresnel ocurre debido a la curvatura del frente de onda. Para la difracción Fresnel el campo eléctrico en un punto ubicado en (x, y, z) está dado por:

${\displaystyle E(x,y,z)=-\frac{i}{\lambda }\frac{e^{ikz}}{z}\iint E(x^{\prime },y^{\prime },0)e^{\frac{ik}{2z}[(x-x^{\prime }{)}^2+(y-y^{\prime }{)}^2]}d{x}^{\prime }d{y}^{\prime }}$

Esta es la integral de difracción de Fresnel; y viene a significar que si la aproximación de Fresnel es válida, el campo propagado es una onda esférica, originada en la apertura y moviéndose a lo largo del eje Z. La integral modula la amplitud y la fase de una onda esférica. La solución analítica de esta expresión es solo posible en casos muy raros. Para casos muy simples, en los que hay distancias mucho más grandes debe verse la difracción de Fraunhofer.

Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Busca fuentes: «Efecto Barkhausen» – noticias · libros · académico · imágenes Este aviso fue puesto el 16 de julio de 2016.

Magnetización (J) o densidad de flujo (B) como la curva de la función de intesity campo magnético (H) de un material ferromagnético. El recuadro muestra los saltos de Barkhausen.

Dominio de movimiento de la pared con un salto Barkhausen.

El efecto Barkhausen es el nombre dado al ruido en la salida magnética de un material ferromagnético cuando el campo magnético aplicado en él se cambia. Descubierto por el físico alemán Heinrich Barkhausen en 1919, es causado por los rápidos cambios de tamaño de dominio magnéticos (los átomos de manera similar magnético orientado en materiales ferromagnéticos).

El trabajo de Barkhausen en acústica y magnetismo llevó al descubrimiento, que presentó pruebas de que la magnetización afecta dominios completos de un material ferromagnético, en lugar de solo átomos individuales. El efecto Barkhausen es una serie de cambios repentinos en el tamaño y la orientación de los dominios ferromagnéticos, o grupos microscópicos de alinear los imanes atómicos (spins), que ocurre durante un proceso continuo de magnetización o desmagnetización. El efecto Barkhausen ofrece evidencia directa de la existencia de dominios ferromagnéticos, que anteriormente había sido postulada teóricamente. Heinrich Barkhausen descubrió que un aumento lento y suave de un campo magnético aplicado a una pieza de material ferromagnético, como el hierro, hace que se magneticen, no de forma continua, sino en lapsos de un minuto.

Para entender mejor este fenómeno, puedes ver que es el ruido barkhausen

Ruido Barkhausen

A la bobina de alambre enrollado en el material ferromagnético puede demostrar los saltos bruscos, discontinuos en la magnetización. Las transiciones repentinas en la magnetización del material de producir pulsos de corriente en la bobina. Estos pueden ser ampliados para producir una serie de clics en un altavoz. Esto suena como crujido, con pulsos sesgada que suena como el caramelo que se desenvolvió, Rice Krispies, o una estufa de leña de pino. De ahí el nombre de Ruido Barkhauseina de detección.

Estos saltos de la magnetización se interpretan como cambios discretos en el tamaño o la rotación de los dominios ferromagnéticos. Algunos grupos microscópicos de la energía atómica spin s en línea con el aumento de campo exterior de magnetización en tamaño por un repentino cambio de giros de vecinos y sobre todo en el campo magnetizante llega a ser relativamente fuertes, otros dominios de todo de repente se convierten en la dirección del campo externo. Al mismo tiempo, debido a las interacciones de canje de la gira tienden a alinearse con sus vecinos. La tensión entre los distintos tira crea avalanchas, donde un grupo de dominios de vecinos le dará la vuelta en una rápida sucesión para alinearse con el campo externo.

Uso práctico

Una puesta a punto para ensayos no destructivos de materiales ferromagnéticos: verde - horquilla de magnetización, rojo -sensor inductivo y gris - muestra bajo la prueba

La cantidad de ruido Barkhausen para un determinado material está vinculado con la cantidad de impurezas, las luxacines del cristal, etc, y puede ser una buena indicación de propiedades mecánica de tal material. Por lo tanto, el ruido Barkhausen se puede utilizar como un método de evaluación no destructivos de la degradación de las propiedades mecánicas de los materiales magnéticos sometido a esfuerzos mecánicos cíclicos (por ejemplo, en el transporte por tubería o de alta energía partículas (por ejemplo, los reactores nucleares). Diagrama esquemático de un simple no-destructiva puesta a punto para tal fin se muestra a la derecha.

Efecto Bauschinger

El efecto Bauschinger (así denominado en homenaje al matemático e ingeniero alemán Johann Bauschinger) consiste en el hecho de que al deformar un metal en una dirección hasta que se ha sobrepasado su límite de elasticidad, y deformándolo después en la dirección contraria, su límite de proporcionalidad en esta última dirección es menor. El motivo para que esto ocurra, entre otros, son las imperfecciones del material.