Entendiendo la Reflexión y Refracción de Ondas: Principios y Aplicaciones
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Reflexión de Ondas
La reflexión de ondas es el cambio de dirección de propagación al incidir la onda en el límite de separación de dos medios diferentes. Después de la reflexión, la onda continúa la propagación en el mismo medio.
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 (i) y el ángulo de reflexión (r) son iguales.
Reflexión Especular
La reflexión especular requiere que las irregularidades sobre las que incide sean pequeñas en relación con la longitud de onda de la radiación.
Reflexión Difusa
La reflexión difusa permite apreciar los bordes de los objetos y conocer su forma.
Refracción de Ondas
La refracción es el fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, penetra y se transmite en el segundo de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.
Refracción de Ondas
La refracción de ondas consiste en el cambio de dirección de propagación al pasar la onda de un medio a otro diferente. Si el medio no permite la transmisión de una onda a través de él, se dice que es un medio opaco para ese movimiento ondulatorio.
Leyes de la Refracción
- El rayo refractado, la normal y el rayo incidente están en el mismo plano.
- La razón entre el seno del ángulo de incidencia y el del ángulo de refracción es una constante igual a la razón entre las respectivas velocidades de propagación del movimiento ondulatorio. Esta cantidad (n) se denomina índice de refracción relativo del segundo medio respecto del primero: n1seni=n2senr.
Reflexión Total
Un rayo de luz se acerca a la normal cuando pasa de un medio de menor índice de refracción a otro de mayor, y se aleja de ella en caso contrario. Los rayos incidentes forman con la normal ángulos cada vez mayores. Los rayos refractados se alejan de la normal hasta formar con ella un ángulo de 90 grados.
Ángulo Límite o Crítico
El ángulo límite o crítico es el mayor ángulo que puede formar un rayo incidente con la normal para que se produzca la refracción. Un ángulo de incidencia mayor que el ángulo límite produce reflexión total. El rayo de luz debe pasar de un medio más refrigerante a otro menos refrigerante.
Superposición e Interferencia de Ondas
La superposición de dos o más movimientos ondulatorios en un punto del medio se denomina interferencia.
Principio de Superposición
Un punto del medio que es alcanzado simultáneamente por dos ondas que se propagan por él experimenta una vibración que es la suma de las que experimentaría si fuera alcanzado por cada una de las ondas por separado. Cuando las ondas se separan después de la interferencia, continúan su propagación sin sufrir modificación alguna.
- Cuando dos ondas se superponen en un punto P, pueden producirse:
- Intensificación de las ondas componentes.
- Debilitación de las ondas componentes o incluso anulación.
Interferencia Constructiva
La interferencia constructiva ocurre cuando Ar es máxima en valor absoluto.
Interferencia Destructiva
La interferencia destructiva ocurre cuando Ar es mínima.
Ondas Estacionarias
Vientres
Los vientres son los puntos que las ondas alcanzan en concordancia de fase, para los que la amplitud es máxima.
Nodos
Los nodos son los puntos que las ondas alcanzan en oposición de fase, para los que la amplitud es nula.
Onda Estacionaria
Una onda estacionaria es el resultado de la superposición de dos ondas de igual frecuencia, amplitud y velocidad de propagación, pero que avanzan en sentidos opuestos. Se caracterizan porque allí donde se producen aparecen regiones llamadas nodos que permanecen siempre en reposo, mientras que en otras llamadas vientres hay una vibración máxima.