Fenómenos de la Luz y el Sonido: Conceptos Esenciales de Física
La Luz: Fenómenos y Propiedades Fundamentales
¿Qué es la luz?
La luz es una radiación electromagnética.
Propiedades de la Luz
La luz se propaga en línea recta.
Sombra, Penumbra y Eclipses
La propagación rectilínea de la luz da lugar a fenómenos como la sombra, la penumbra y los eclipses.
Eclipses
- Eclipse de Sol: Se produce este eclipse cuando la Luna está entre el Sol y la Tierra.
- Eclipse de Luna: Se produce este eclipse cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna.
¿Por qué vemos los objetos?
Los objetos los podemos ver gracias a que la luz reflejada en ellos llega a nuestros ojos. Existen dos tipos de reflexión:
Reflexión Especular
Se da cuando todos los rayos reflejados salen en la misma dirección. Para ello es necesario que la superficie en la que incide el rayo sea totalmente plana.
Reflexión Difusa
En este caso, los rayos reflejados salen en todas direcciones. Se suelen dar en superficies rugosas. Los objetos y sus formas pueden percibirse gracias a la reflexión difusa de la luz en su superficie.
Imagen en un Espejo Plano
Para nuestros ojos, la imagen está situada detrás del espejo y se llama imagen virtual. El procedimiento para dibujar esta imagen es trazar una recta perpendicular desde cada punto del objeto hasta el espejo y se prolonga exactamente la misma distancia por detrás de este.
La Luz se Refracta
Cuando la luz pasa de un medio a otro, la velocidad a la que se propaga cambia y esto trae como consecuencia una desviación en su trayectoria. La refracción de la luz se basa en dos leyes fundamentales:
- El rayo de refracción, el rayo incidente y la normal se encuentran en el mismo plano.
- El rayo refractado se acerca a la normal cuando se pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad a otro en el que la luz se propaga a menor velocidad.
Índice de Refracción
El índice de refracción (N) es una medida de cuánto se "dobla" la luz al pasar de un medio a otro. Se define como:
- N: Índice de refracción.
- C: La velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/s).
- V: Velocidad de la luz en el medio material.
La Dispersión de la Luz: Una Manifestación de la Refracción
La luz blanca está formada por distintos colores que vibran a distintas frecuencias y esto hará que tenga distintos índices de refracción. Por lo tanto, cuando la luz blanca pasa de un medio a otro (por ejemplo, al atravesar un prisma de cristal), se refracta a distintos ángulos dependiendo de la frecuencia de cada uno de los colores. El rojo, que vibra a menor frecuencia, tendrá menor índice de refracción y se desvía menos.
El Sonido: Producción, Propagación y Fenómenos
¿Cómo se produce el sonido?
Solo se produce un sonido cuando un cuerpo vibra muy rápidamente. Se producen sonidos audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 hertzios y 20.000 hertzios.
¿Cómo se propaga el sonido?
El sonido necesita un medio de propagación. Siempre que existe un medio material en el que pueda propagarse, que puede ser sólido, líquido o gaseoso, pero nunca a través del vacío.
¿Cómo se propaga el sonido en el aire?
Aprovechando que el aire es un fluido compresible, la vibración produce distintos estados donde aumentan y disminuyen la presión del gas.
¿Por qué se dice que el sonido es una onda?
Una onda es una perturbación que se propaga por el espacio. En una onda se propaga energía, no materia.
La Velocidad de Propagación del Sonido
La velocidad de propagación dependerá del medio material. Este medio tiene que tener la propiedad de ser elástico, es decir, volver a la posición inicial.
Eco y Reverberación
El sonido, al ser una onda, tiene la capacidad de reflejarse cuando se encuentra un obstáculo, dando lugar a dos fenómenos: el eco y la reverberación.
La Contaminación Acústica
Es aquella que se da cuando el sonido ambiente supera los 65 decibelios. Este tipo de contaminación puede provocar problemas importantes en nuestra salud. Se pueden tomar dos tipos de medidas:
Medidas Pasivas
Son aquellas encaminadas a amortiguar la emisión del impacto sonoro sin evitar que se produzca la emisión del sonido. Ejemplo: pantallas de las autopistas.
Medidas Activas
Tienen como objetivo eliminar los focos de contaminación acústica. Ejemplo: silenciadores de tubo de escape.