Fenómenos Ondulatorios: Difracción, Interferencia, Polarización y Propiedades del Sonido
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Fenómenos Ondulatorios
Principio de Huygens
El Principio de Huygens establece que cuando una perturbación que constituye una onda alcanza los puntos de un medio, estos se convierten en fuentes secundarias de ondas. El nuevo frente de ondas se puede obtener trazando la envolvente de las ondas secundarias emitidas, ignorando las ondas emitidas en el sentido contrario de la propagación.
Difracción
La difracción es un fenómeno característico de las ondas que sirve como prueba para la naturaleza ondulatoria de los electrones. Cuando las ondas encuentran un obstáculo, como un orificio, cuyas dimensiones son del orden de la longitud de onda, esta se propaga como si el orificio fuera un centro emisor, cambiando de dirección al penetrarlo.
Interferencias
Las interferencias son un fenómeno característico del movimiento ondulatorio. Se producen en los puntos del espacio y el tiempo en que dos ondas coinciden. Cuando este encuentro sucede, las ondas se suman produciendo una resultante y, una vez pasado, siguen su camino sin sufrir alteración.
Polarización
La polarización es la capacidad de "filtrar" una onda mediante ciertos procedimientos, de forma que se seleccione un único plano de oscilación. La onda resultante está polarizada, ya que en ella la oscilación tiene lugar en un único plano. Esto solo es válido para ondas transversales, en las que la dirección de oscilación y la de propagación no coinciden.
El Sonido
Naturaleza del Sonido
El sonido puede reflejarse. Llamamos eco a la repetición del sonido originada por la reflexión. Para que se perciba el eco, el obstáculo donde se refleja tiene que estar, al menos, a 17 metros de distancia. El oído humano distingue dos sonidos consecutivos cuando los percibimos con una diferencia de una décima de segundo. Si el obstáculo está a menos de 17 metros, se produce la reverberación.
El eco se utiliza en el sonar. El sonido puede difractarse, dispersándose al pasar por una pequeña abertura, y las ondas sonoras también pueden interferir.
Velocidad de Propagación de las Ondas Sonoras
En los gases, la velocidad de propagación depende de la presión y la temperatura. Al aumentar la presión y la temperatura, las moléculas chocan con mayor frecuencia, transmitiendo más rápidamente la perturbación. La mayoría de los gases son malos conductores del calor, por lo que cuando una onda sonora se propaga en un gas, se supone que las variaciones de presión y volumen ocurren adiabáticamente.
La velocidad del sonido en los sólidos es mayor que en los líquidos y en los gases. La velocidad del sonido a través de una barra delgada viene dada por:
La velocidad de propagación en los líquidos es mayor que en el aire, ya que los líquidos son más densos.
Propiedades del Sonido
Sonoridad e Intensidad
La sonoridad es la cualidad del sonido por la que se perciben los sonidos con mayor o menor fuerza. La sonoridad depende de la amplitud de la onda, y esta, a su vez, de la intensidad, que depende de la distancia.
- La relación entre la sonoridad percibida y la intensidad de una onda sonora es tal que a intervalos iguales de sonoridad corresponden múltiplos iguales de la intensidad.
El umbral de audición es la intensidad más baja que se puede oír a una frecuencia dada.
Escala Decibélica
La escala decibélica es una escala de niveles de intensidad sonora. Es una escala logarítmica definida por:
La potencia de una onda sonora se considera constante.
- Tono: Es la cualidad del sonido que depende de la frecuencia.
- Timbre: Es la cualidad por la que se distinguen dos sonidos de la misma sonoridad y del mismo tono. Está relacionado con la forma de la onda.