Principio de babynet

En física, el principio de Babinet establece que el patrón de difracción de un cuerpo opaco es idéntico al de un agujero del mismo tamaño y forma, excepto por la intensidad total del haz delantero. Fue formulado en el siglo XIX por el físico francés Jacques Babinet.

Se ha derivado una versión cuántica del principio de Babinet en el contexto de las redes cuánticas.

Explicación

Suponga que B es el cuerpo difractante original y B' es su complemento, es decir, un cuerpo que es transparente. La suma de los patrones de radiación causados por B y B' debe ser igual al patrón de radiación del haz sin obstrucciones. En lugares donde el haz no perturbado no habría llegado, esto significa que los patrones de radiación causados por B y B' debe ser opuesta en fase, pero igual en amplitud.

Los patrones de difracción de aberturas o cuerpos de tamaño y forma conocidos se comparan con el patrón del objeto a medir. Por ejemplo, el tamaño de los glóbulos rojos se puede encontrar comparando su patrón de difracción con una serie de pequeños agujeros. Una consecuencia del principio de Babinet es la paradoja de la extinción, que establece que en el límite de difracción, la radiación eliminada del haz debido a una partícula es igual al doble de la sección transversal de la partícula por el flujo. Esto se debe a que la cantidad de radiación absorbida o reflejada es igual al flujo a través de la sección transversal de la partícula, pero según el principio de Babinet, la luz difractada hacia adelante es la misma que la luz que pasaría a través de un agujero. en forma de partícula; por lo tanto, la cantidad de luz difractada hacia adelante también es igual al flujo a través de la sección transversal de la partícula.

El principio se usa con mayor frecuencia en óptica, pero también es válido para otras formas de radiación electromagnética y, de hecho, es un teorema general de difracción en la mecánica ondulatoria. El principio de Babinet encuentra mayor uso en su capacidad para detectar equivalencia en tamaño y forma.

Experimento de demostración

El efecto se puede observar simplemente usando un láser. Primero coloque un cable delgado (aprox. 0,1 mm) en el rayo láser y observe el patrón de difracción. Luego observe el patrón de difracción cuando el láser pasa a través de una rendija estrecha. La hendidura se puede hacer con una impresora láser o una fotocopiadora para imprimir en una película de plástico transparente o con un alfiler para dibujar una línea en un trozo de vidrio que se ha ahumado sobre la llama de una vela.

Principio de Babinet en estructuras de radiofrecuencia

El principio de Babinet se puede utilizar en la ingeniería de antenas para encontrar impedancias complementarias. Una consecuencia del principio establece que:

ZmetalZranura=.. 24,{displaystyle Z_{text{metal},Z_{text{slot}={frac} {eta ^{2}{4}}}}

Donde Z_metal y Z_ranura son impedancias de entrada de las piezas radiantes de metal y ranura, y .. {displaystyle eta } es la impedancia intrínseca de los medios en los que la estructura está inmersa. Además, Z_ranura no es sólo la impedancia de la ranura, pero se puede ver como la impedancia de la estructura complementaria (un dipole o bucle en muchos casos). Además, Z_metal a menudo se conoce como Z_pantalla donde la pantalla viene de la definición óptica. La hoja delgada o la pantalla no tiene que ser metal, sino más bien cualquier material que soporta un J→ → {displaystyle {vec}} (vector de densidad actual) que conduce a un potencial magnético A→ → {displaystyle {vec}}. Un problema con esta ecuación, es que la pantalla debe ser relativamente delgada a la longitud de onda dada (o rango de ella). Si no lo es, los modos pueden comenzar a formar o fringing campos pueden ya no ser insignificantes.

Para una definición más general de Eta o impedancia intrínseca, .. =μ μ ε ε {displaystyle eta ={sqrt {frac # }{epsilon }. Tenga en cuenta que el principio de Babinet no representa la polarización. En 1946, H.G. Booker publicó Aeriales de ranura y su Relación con Aeriales de alambre complementario extender el principio de Babinet para dar cuenta de la polarización (otros conocidos como la extensión de Booker). Esta información se extrae de la tercera edición de Balanis Teoría de antena libro de texto.