Propiedades y Fenómenos de las Ondas: Clasificación y Comportamiento

Definición de Onda

Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, como por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, a través de dicho medio. Esto implica un transporte de energía sin transporte de materia. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

Clasificación de las Ondas

Las ondas se pueden clasificar según varios criterios:

Según el Medio de Propagación

• Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse.
• Electromagnéticas: No necesitan un medio material para propagarse.

Según la Dirección de la Perturbación

• Longitudinales: La perturbación y la propagación tienen la misma dirección.
• Transversales: La perturbación es perpendicular a la dirección de propagación.

Según la Dimensión de Propagación

• Monodimensionales: Se propagan en una sola dimensión.
• Bidimensionales: Se propagan en dos dimensiones.
• Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones.

Según el Frente de Onda

• Plano: El frente de onda es un plano.
• Circular: El frente de onda es un círculo.
• Esférico: El frente de onda es una esfera.

Según la Relación entre Espacio y Tiempo

• Progresivas: El espacio y el tiempo son variables en la ecuación de onda.
• Estacionarias: El espacio y el tiempo son variables separadas en la ecuación de onda.

Según su Representación Matemática

• Armónica: Se describe mediante funciones seno o coseno.
• Compleja: Se describe como una superposición de ondas armónicas.

Fenómenos Ondulatorios

Atenuación

Podemos definir la atenuación de una onda como la disminución de su intensidad a medida que se aleja del foco. Se debe exclusivamente al reparto de su energía entre una superficie cada vez mayor.

Absorción

La absorción de una onda es el fenómeno por el cual su intensidad disminuye debido a los efectos disipativos del medio de propagación, que provocan la reducción de la energía que transporta.

Principio de Huygens

Huygens postuló que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Reflexión

Las ondas pueden cambiar de dirección dentro de un mismo medio cuando inciden sobre la superficie de separación de dos medios. Este fenómeno se llama reflexión. En la reflexión se cumple que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión: i = r.

Refracción

También puede ocurrir que al pasar las ondas de un medio a otro cambie su dirección. Este fenómeno se llama refracción y va siempre acompañado de un cambio de la velocidad de propagación de la onda.

Difracción

Este fenómeno se produce cuando un obstáculo impide el avance de una parte de un frente de onda. Según el principio de Huygens, cada punto alcanzado por la onda se comporta como un nuevo punto emisor de ondas, de esta forma se explica que las ondas logren bordear el obstáculo y propagarse detrás. Para que se aprecie bien este fenómeno, el tamaño del obstáculo no debe ser muy superior a la longitud de onda.

Polarización

En las ondas transversales es posible que todas las partículas alcanzadas por la onda vibren en la misma dirección, entonces se dice que la onda está polarizada y se llama plano de polarización al plano formado por la dirección de la vibración y la dirección de propagación. En el caso de que las partículas alcanzadas por la onda tengan varias direcciones de vibración, es posible que al pasar por un filtro determinado solo se propaguen las vibraciones de determinada dirección, es decir, la onda se polariza.