Frente de Onda y Rayos

Se denomina frente de onda al lugar geométrico de todos los puntos del medio afectados por la perturbación en el mismo instante. Estos puntos vibran con la misma fase.

Rayos son líneas rectas imaginarias que indican la dirección de propagación de la onda. Los rayos siempre son perpendiculares a los frentes de ondas en todos y cada uno de sus puntos.

Principio de Huygens

Cada punto de un frente de ondas 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 ondas es la envolvente de estas ondas secundarias.

Reflexión de Ondas

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. La reflexión cumple las siguientes leyes:

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia (el ángulo que forma el rayo incidente con la normal) es igual al ángulo de reflexión (el que forma el rayo reflejado con la normal).

Refracción de Ondas

Se denomina refracción al 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. La refracción cumple las siguientes leyes:

1. El rayo incidente, el rayo refractado y la recta normal al plano en el punto de incidencia están en el mismo plano.
2. 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 el medio en el que se incide (medio 1) y el medio en el que se refracta (medio 2). Esta relación se conoce con el nombre de Ley de Snell: sen i/sen r = v1/v2

Es muy importante señalar que la frecuencia de la onda no varía al cambiar ésta de medio, ya que es una propiedad del foco emisor; así que al pasar una onda de un medio a otro cambia su velocidad y su longitud de onda manteniéndose constante su frecuencia.

Difracción de Ondas

Es una característica del movimiento ondulatorio. Es el fenómeno por el cual una onda se reproduce al atravesar una rejilla u orificio de tamaño parecido al de la longitud de onda del movimiento ondulatorio. También ocurre cuando la onda se encuentra en su camino con un obstáculo, la onda es capaz de bordear dicho obstáculo si el tamaño del mismo es comparable con el de la longitud de onda.

Principio de Superposición

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 la suma vectorial se convierte en algebraica.

Interferencias

Se llama interferencia a la superposición en un punto del medio de dos o más ondas. Sólo estudiaremos las interferencias de dos ondas armónicas coherentes (aquellas ondas que son iguales y que están en fase o tienen una diferencia de fase constante). Los casos extremos de interferencias son:

• Interferencia Constructiva: La amplitud resultante es máxima y se produce en aquellos puntos del medio para los cuales la diferencia entre las distancias al foco es un número entero de longitudes de onda: x2 – x1 = n λ
• Interferencia Destructiva: La amplitud resultante es cero y se produce en aquellos puntos del medio para los cuales la diferencia de distancia a los focos es un número impar de semilongitudes de onda: x2 – x1 = (2n + 1) λ/2

Es muy importante resaltar que cuando dos ondas interfieren en un punto se superponen sus efectos en ese punto pero después sigue cada onda su camino sin sufrir modificaciones. Es una propiedad exclusiva de las ondas.

Ondas Estacionarias

Es la onda que resulta de la interferencia de dos ondas armónicas de igual amplitud y frecuencia (iguales) que se propagan en la misma dirección pero con sentidos contrarios. Supongamos una onda armónica que se propaga de derecha a izquierda e incide sobre una pared reflejándose en ella.

Polarización

La polarización es el fenómeno exclusivo del movimiento ondulatorio por el cual hay restricciones en la dirección de vibración del medio de propagación de una onda transversal. Por esta razón no tiene sentido hablar de polarización en ondas longitudinales. Hay tres tipos fundamentales de polarización:

• Polarización Lineal: Una onda está polarizada linealmente si la vibración del medio de propagación tiene lugar según una única dirección constante, esto es, el plano de polarización no varía con el tiempo.
• Polarización Circular: Si la vibración de un punto a lo largo del tiempo se produce siguiendo círculos situados en planos perpendiculares a la dirección de propagación.