Fenómenos Ondulatorios: Refracción, Reflexión, Difracción y Más

Fenómenos Ondulatorios: Espejismos, Dispersión y Propiedades de las Ondas

Espejismos y Dispersión de la Luz

Los espejismos son consecuencia de la refracción de la luz al atravesar capas de aire que están a diferente temperatura. Esto hace que la luz cambie gradualmente su dirección, y por eso parece que los rayos se doblan. La dispersión de luz consiste en el proceso que separa las radiaciones de diferente frecuencia que componen un haz de luz mediante refracción. El índice de refracción aumenta ligeramente con la frecuencia, con lo que radiaciones de diferente frecuencia son refractadas con distinto ángulo.

Ondas y Principio de Huygens

Ondas: Serie de fenómenos que se dan al propagarse las ondas bajo ciertas condiciones y que revelan que su comportamiento es diferente al de las partículas materiales. Principio de Huygens: Las ondas avanzan de modo que cada punto en un frente de onda se convierte en un foco emisor de una onda secundaria de las mismas características que la original y la envolvente a todas estas ondas secundarias en un instante dado constituye el siguiente frente de onda.

Reflexión y Refracción

Reflexión: Retroceso que experimenta una onda al llegar a una superficie de separación de dos medios distintos, avanzando por el medio de incidencia. La frecuencia (f) no cambia.

1. Las direcciones de las ondas incidente y reflejada y la normal están en el mismo plano.
2. El ángulo entre la dirección de la onda incidente y la normal es igual al que forma la dirección de la onda reflejada con la normal.

Refracción: Paso de la onda de un medio a otro en el que se propaga a diferente velocidad (v) atravesando la superficie de separación entre ambos. La frecuencia (f) no cambia.

1. Las direcciones de las ondas incidente y refractada y la normal están en el mismo plano.
2. Los senos de los ángulos de incidencia y refracción son proporcionales a las velocidades de propagación de las ondas incidente y refractada. Esta relación se conoce como ley de Snell.

El ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es 90º se llama ángulo límite. Para ángulos mayores al límite, se produce reflexión total.

Difracción e Interferencia

Difracción: Distorsión de una onda que se propaga en un medio al encontrar en su camino obstáculos o aberturas que producen un cambio en su dirección de propagación. Si la abertura es de tamaño similar a la longitud de onda, la onda bordea el obstáculo y penetra en zonas inaccesibles.

Interferencia: Coincidencia de dos o más ondas en algún punto del medio en el que se propagan simultáneamente. El estado de perturbación viene dado por el principio de superposición: las ondas suman sus efectos, continuando su propagación sin haberse perturbado.

Efecto Doppler: Cambio en la frecuencia de una onda respecto a la emitida por el foco o fuente cuando el observador y el foco están en movimiento relativo.

El Sonido: Propiedades y Características

El sonido es una perturbación que aparece cuando las partículas de un medio elástico se hacen vibrar, produciéndose variaciones en la densidad o en la presión que se propagan a través del medio en forma de ondas. Por eso es una onda mecánica longitudinal con carácter tridimensional. Su velocidad (v) es mayor cuanto mayor sea la densidad y la temperatura del medio.

Cualidades del Sonido

• Tono: Permite distinguir entre sonidos graves y agudos. Está relacionada con la frecuencia sonora (20-20000 Hz).
• Intensidad: Califica los sonidos como débiles o fuertes y está relacionada con la amplitud de la onda sonora (desde 10^-12 W/m² hasta 100 W/m²).
• Timbre: Permite distinguir sonidos de igual tono (frecuencia) e intensidad (amplitud) y está relacionado con la forma de las ondas sonoras emitidas. Es la suma de la onda principal y los armónicos.