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De forma genérica podemos definir una onda como la propagación de una perturbación en el espacio y en tiempo.  Esta perturbación transporta energía y precisa de un medio por el que desplazarse, por ejemplo aire, agua o el vacío. En la siguiente imagen podemos ver la representación de una onda:

Wave

Matemáticamente, las ondas vienen descritas por una serie de parámetros. Algunos de ellos son:

  • Amplitud (A): es el máximo valor que alcanza la perturbación en un punto, es decir, la desviación máxima de una onda con relación a su valor medio.
  • Frecuencia (f): es la cantidad de oscilaciones que se producen por unidad de tiempo. Se mide en hertzios (Hz).
  • Periodo (T): es el tiempo para un ciclo completo de oscilación de la onda. Es el inverso de la frecuencia:     T = 1/f
  • Velocidad de propagación (v): es la distancia recorrida por la onda en una unidad de tiempo. Cuando se habla de la rapidez de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.
  • Longitud de onda (λ): es la distancia que separa el inicio y el final de una oscilación de la onda. La longitud de onda está relacionada con la frecuencia y la velocidad a la que se desplaza la onda de esta forma:    λ  = v/f

Como se puede comprobar, la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda, lo que significa que frecuencias bajas se corresponden con longitudes de onda largas y frecuencias altas con longitudes de onda cortas.

Fenómeno de Reflexión

La reflexión ocurre cuando una onda choca contra una superficie de separación entre dos medios en la que rebota, de manera que regresa al medio inicial. Básicamente, existen dos leyes básicas para el estudio del fenómeno de la reflexión:

1. El rayo de la onda incidente y el rayo correspondiente de la onda reflejada están contenidos en el mismo plano. Este plano es perpendicular a la superficie de separación entre los dos medios en el punto de incidencia.

2. Los ángulos que forman el rayo incidente y el rayo reflejado con la recta perpendicular a la frontera son iguales. Estos ángulos se denominan, respectivamente, ángulo de incidencia (αi) y ángulo de reflexión (αr). Es decir: αi = αr.

reflexion

Reflexión

Fenómeno de Refracción

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Se debe al cambio de velocidad que experimenta la onda al cambiar de medio. Se produce cuando la onda incide de forma oblicua sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen diferentes índices de refracción.

El índice de refracción (n) indica la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate. Concretamente, es el cociente entre la velocidad de la luz (c) en el vacío y la velocidad (v) de la luz en un medio material transparente: n = c/v.

Las dos leyes principales que rigen el fenómeno de la refracción son:

1. El rayo de la onda incidente y el rayo correspondiente de la onda refractada están contenidos en el mismo plano. Este plano es perpendicular a la superficie de separación entre los dos medios en el punto de incidencia.

2. Ley de Snell: el ángulo de refracción (ángulo que forma el rayo refractado con la normal – αr ) se relaciona con el ángulo de incidencia (αi) de la siguiente forma: n1 sini) = n1 sin(αr)

Refracción

Refracción

La diferencia entre los índices de refracción de los dos medios influye en el comportamiento de la luz cuando los atraviesa:

– Para que se produzca la refracción los índices de refracción de los dos medios deben ser distintos. Entonces, n1 ≠ n2.

– Si n2 > n1, es decir, si el índice de refracción del segundo medio es mayor que el índice de refracción del primer medio, el rayo de luz se acerca a la normal.

– Si n2 < n1, es decir, si el índice de refracción del segundo medio es menor que el índice de refracción del primer medio, el rayo de luz se aleja de la normal.