Fenómenos Ondulatorios: Difracción, Reflexión e Refracción

Difracción

A difracción prodúcese cando unha onda atopa no seu camiño un obstáculo (ou fenda, bordo recto, abertura, etc.) cun tamaño próximo á súa lonxitude de onda (λ) e este se converte nun centro emisor de ondas, propagándoas en todas as direccións por detrás do obstáculo. No caso de que o diámetro sexa maior ca a lonxitude de onda, o fenómeno non se produce. Cando unha onda plana, circular ou esférica chega ao obstáculo, este convértese nun foco emisor de novas ondas secundarias circulares ou esféricas.

Reflexión

A reflexión é o cambio de dirección que experimenta unha onda cando, ao chegar á superficie de separación de dous medios, non pasa ao segundo medio. As ondas chocan contra un obstáculo que as fai retroceder, cambiando de dirección e de sentido.

Chamamos ángulo de incidencia (i) ao que forma a dirección da onda incidente coa normal á superficie, e ángulo de reflexión (r) ao formado pola normal coa dirección da onda de saída.

Leis da reflexión

Na reflexión de ondas planas cúmprense as seguintes leis:

• O raio incidente, a normal e o raio reflectido están no mesmo plano.
• O ángulo de incidencia é igual ao ángulo de reflexión (i = r).

Refracción

A refracción é o fenómeno que experimenta unha onda cando se propaga por un medio cunha velocidade e, ao chegar á superficie de separación con outro medio, pasa a este cambiando a súa velocidade e dirección de propagación.

Leis da refracción

Na refracción de ondas planas cúmprese:

• O raio incidente (i), a normal e o raio refractado (r) están no mesmo plano.
• Os ángulos de incidencia e de refracción están relacionados coas velocidades das ondas en ambos os medios (v₁ e v₂) mediante a lei de Snell.

Índice de refracción e lei de Snell

Xeralmente, a lei de Snell exprésase en función dos índices de refracción. Estes índices son a relación que existe entre a velocidade da onda en dous medios distintos, un deles tomado como referencia. No caso das ondas electromagnéticas (luz), tómase como referencia a velocidade da luz no baleiro (c = 3·10⁸ m/s) e, desta forma, o índice de refracción é: n = c/v.

A lei de Snell, expresada en función dos índices de refracción (n₁ e n₂), queda así:

n₁ · sen i = n₂ · sen r

Consecuencias da lei de Snell

Como consecuencia desta lei, dedúcese que:

• Se v₁ > v₂ (e polo tanto n₁ < n₂), entón i > r. É dicir, se a velocidade da onda no primeiro medio é maior que no segundo, a dirección de propagación achégase á normal.
• Se v₁ < v₂ (e polo tanto n₁ > n₂), entón i < r. É dicir, se a velocidade da onda no primeiro medio é menor que no segundo, a dirección de propagación afástase da normal.

No caso de que v₁ < v₂, existe un ángulo de incidencia ao que lle corresponde un ángulo de refracción de 90º. A este ángulo de incidencia chámase ángulo límite. Cando o raio de incidencia supera o ángulo límite, non se produce refracción; a onda reflíctese e prodúcese un fenómeno denominado reflexión total.