Fenómenos ondulatorios: principio de Huygens, reflexión y refracción

Resumen

El texto explica los fenómenos básicos de las ondas: el principio de Huygens para la propagación de frentes de onda, y la reflexión y la refracción con sus leyes. También introduce la difracción, las interferencias y la polarización, con sus tipos. Sirve para repasar los conceptos fundamentales de la física ondulatoria.

Puntos clave

Según el principio de Huygens, cada punto de un frente de onda actúa como foco de ondas secundarias, y el nuevo frente es la envolvente de estas ondas.
En la reflexión, la onda vuelve al primer medio y los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales.
En la refracción, la onda cambia de dirección al pasar a otro medio, y se cumple ni·sen i = nr·sen r.
La difracción solo se produce cuando el tamaño de la rendija es del mismo orden que la longitud de onda.
La polarización es exclusiva de las ondas transversales.
Una onda linealmente polarizada vibra siempre en una única dirección; una polarizada circularmente describe círculos en planos perpendiculares a la propagación.

Ponte a prueba

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de onda puede considerarse como un foco de ondas elementales secundarias que se propagan con la misma velocidad y frecuencia que la onda inicial. Al cabo de cierto tiempo, el nuevo frente de onda es la envolvente de estas ondas secundarias.

Reflexión

La reflexión es el fenómeno físico por el que una onda, al incidir sobre la superficie de separación de dos medios, es devuelta parcial o totalmente al primer medio con un cambio de dirección.

Leyes de la reflexión

Los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales: sen i = sen r.

Refracción

La refracción es el cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda al pasar de un medio a otro diferente. En este segundo medio, la onda refractada se propaga con distinta velocidad.

Leyes de la refracción

El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están en el mismo plano.
La relación que hay entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es la misma que hay entre las velocidades de propagación de la onda en los dos medios: n_i · sen i = n_r · sen r.

Difracción

La difracción es el fenómeno por el cual una onda se reproduce al atravesar una rendija u orificio. Este fenómeno solo tiene lugar cuando el tamaño de la abertura o rendija, d, es del mismo orden que la longitud de onda λ del movimiento ondulatorio.

Interferencias

Cuando dos o más ondas coinciden en un punto, la perturbación resultante es la suma vectorial de las perturbaciones individuales. Si la dirección de vibración es la misma para todas las ondas, la suma vectorial se convierte en algebraica.

Polarización

La polarización es un fenómeno exclusivo de los movimientos ondulatorios transversales. Llamamos plano de polarización al formado por la dirección de oscilación y la dirección de propagación.

Tipos de polarización

Linealmente polarizada: Una onda está linealmente polarizada si la vibración del medio de propagación tiene lugar permanentemente según una única dirección constante.
Polarizada circularmente: Una onda está polarizada circularmente si la vibración de un punto a lo largo del tiempo se produce siguiendo círculos situados en planos perpendiculares a la dirección de propagación.

Preguntas frecuentes

¿Qué dice el principio de Huygens?

Cada punto de un frente de onda puede considerarse un foco de ondas elementales secundarias que se propagan con la misma velocidad y frecuencia que la onda inicial. El nuevo frente de onda es la envolvente de estas ondas secundarias.

¿Cuándo se produce la difracción?

La difracción se produce cuando una onda atraviesa una rendija u orificio cuyo tamaño d es del mismo orden que la longitud de onda λ.

¿Qué es el plano de polarización?

Es el plano formado por la dirección de oscilación y la dirección de propagación de la onda polarizada.