Fenómenos ondulatorios: reflexión, refracción, difracción e interferencia

Resumen

El documento repasa los fenómenos básicos de las ondas: la reflexión y la refracción en la superficie de separación de dos medios, la difracción ante ranuras u obstáculos y la interferencia entre ondas. Incluye el principio de Huygens, una introducción a las leyes del electromagnetismo (Lorentz, Lenz y Faraday) y la clasificación de las ondas en longitudinales y transversales.

Puntos clave

En la reflexión, el rayo incidente, el reflejado y la normal están en el mismo plano, y el ángulo de incidencia es igual al de reflexión.
La difracción se produce cuando una onda atraviesa una ranura o encuentra un objeto de tamaño comparable a su longitud de onda.
La interferencia es constructiva si x2 - x1 = nλ y destructiva si x2 - x1 = (2n + 1)λ/2.
Según el principio de Huygens, cada punto de un frente de onda se convierte en un foco emisor.
La ley de Lenz establece que la corriente inducida se opone a la causa que la originó.
La ley de Faraday relaciona la fuerza electromotriz inducida con la rapidez de variación del flujo magnético.
Las ondas longitudinales vibran en la dirección de propagación (p. ej., sonido) y las transversales en dirección perpendicular (p. ej., ondas en el agua).

Ponte a prueba

Reflexión y Refracción

Cuando un rayo luminoso incide en la superficie de separación de dos medios distintos, parte de la energía luminosa sigue propagándose por el mismo medio (se refleja) y parte pasa a propagarse por el otro medio con una velocidad distinta (se refracta).

Leyes de la Reflexión:

El rayo incidente, el reflejado y la normal a la superficie están en el mismo plano.
El ángulo de incidencia y el de reflexión son iguales.

Difracción

Se produce cuando una onda atraviesa una ranura o se encuentra con un objeto de tamaño comparable a su longitud de onda.

Interferencia

Cuando varios movimientos ondulatorios se propagan en un medio y coinciden en un punto, se denomina interferencia. Características:

Idéntica longitud de onda y frecuencia (f).
Pueden ser constructivas si: x₂ - x₁ = nλ
O destructivas si: x₂ - x₁ = (2n + 1)λ/2

Principio de Huygens

Según este principio, cada punto de un frente de onda se convierte en un foco emisor.

Electromagnetismo: Leyes Fundamentales

Ley de Lorentz

Cuando un cuerpo cargado penetra con una velocidad en una región del espacio donde existe un campo magnético, se ve sometido a una fuerza.

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que lo originó.

Ley de Faraday

Al introducir un conductor cerrado en una zona donde existe un campo magnético, la fuerza electromotriz (FEM) inducida es igual y de signo contrario a la rapidez con que varía el flujo magnético en el circuito. Para modificar el flujo magnético podemos:

Modificar B (campo magnético).
Modificar S (superficie).
Modificar el ángulo entre B y S.

Tipos de Ondas

Ondas Longitudinales y Transversales

Longitudinales: Aquellas en las que las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que avanza la perturbación (ej: ondas sonoras).
Transversales: Aquellas en las que las partículas del medio vibran en dirección perpendicular a la de avance de la perturbación (ej: una piedra al caer al agua).

Reflexión y Refracción (Repetición - Unificado)

(Este apartado ya ha sido tratado al inicio, por lo que se omite la repetición para evitar redundancia y mejorar la claridad del documento).

Difracción (Repetición - Unificado)

(Este apartado ya ha sido tratado al inicio, por lo que se omite la repetición).

Preguntas frecuentes

¿Cuándo se produce la interferencia constructiva?

Se produce cuando la diferencia de caminos x2 - x1 es igual a nλ, siendo n un número entero y λ la longitud de onda. Las ondas coinciden en fase y se refuerzan.

¿Qué establece la ley de Lenz?

Establece que el sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la originó.

¿Cuál es la diferencia entre ondas longitudinales y transversales?

En las longitudinales, las partículas del medio vibran en la misma dirección en que avanza la perturbación, como las ondas sonoras. En las transversales vibran perpendicularmente a esa dirección.