Propiedades y Fenómenos del Movimiento Ondulatorio: Explicación Completa
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Movimiento Ondulatorio
El movimiento ondulatorio es aquel que se propaga a través de ondas e implica el transporte de energía.
Magnitudes del Movimiento Ondulatorio
- Amplitud (A): El valor máximo de energía.
- Fase (φ): Determina el valor de energía en un instante inicial.
- Número de onda (k): Representa la variación espacial de la fase.
- Distancia (x): Distancia desde el origen.
- Frecuencia angular (ω): Rapidez de cambio de la fase con el tiempo.
- Tiempo (t): Instante considerado.
Diferencia entre Ondas Longitudinales y Transversales
En las ondas longitudinales, el movimiento de las partículas que transportan la onda es paralelo a la dirección de propagación de esta. Un ejemplo es un muelle que se comprime.
En las ondas transversales, las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Ejemplos de este tipo son la luz y las ondas de radio.
Polarización
La polarización es un fenómeno que se produce en las ondas electromagnéticas, como la luz. El campo eléctrico oscila solo en el plano de polarización, el cual está definido por dos vectores: uno paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esta, indicando la dirección del campo eléctrico.
- Polarización lineal: La dirección no varía, pero sí su magnitud y sentido.
- Polarización circular: Ocurre cuando las componentes están desfasadas 90º y tienen la misma amplitud.
Reflexión
La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, regresando al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
Leyes de la Reflexión:
- El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
- El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.
Refracción
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro.
Leyes de la Refracción:
- El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están situados en el mismo plano.
- Ley de Snell: sen(i) / sen(r) = v1 / v2, donde i es el ángulo de incidencia, r es el ángulo de refracción, y v1 y v2 son las velocidades de la onda en los medios 1 y 2, respectivamente.
Difracción
La difracción ocurre cuando las ondas luminosas rodean los obstáculos y llegan a puntos situados detrás de ellos, como en el caso de la difracción producida por una rendija.
Dispersión
La dispersión es el fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material.
Frecuencia
La frecuencia solo depende del foco emisor y no varía; es una característica intrínseca de la onda. La velocidad de propagación y la longitud de onda, sin embargo, sí pueden variar.
Índice de Refracción
El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de propagación de la luz en un medio (Ley de Snell).
Luz
La luz es una onda electromagnética, lo que significa que tiene un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B). Además, es una onda transversal. Se puede describir mediante las siguientes ecuaciones:
E = Eo * cos(ωt ± kx + φo)
B = Bo * sen(ωt ± kx + φo)
La luz también tiene naturaleza corpuscular (fotones).
Reflexión Total
La reflexión total es un fenómeno que se produce cuando una onda pasa de un medio con mayor índice de refracción a uno con menor índice de refracción, y el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico.