Física del Sonido: Ondas, Propiedades y Percepción Auditiva | Fundamentos de Óptica Ocular

Introducción al Sonido y las Ondas

El sonido consiste en ondas sonoras que se producen por la vibración de un cuerpo material. Esta vibración se transmite a las moléculas del medio (como el aire), produciendo una serie de zonas de compresión y rarefacción que se propagan de forma alternativa.

Una onda es una forma de transmitir energía.

Magnitudes que Caracterizan una Onda

Frecuencia

La frecuencia (de un suceso o fenómeno) es la cantidad de veces que ocurre un fenómeno en un cierto intervalo de tiempo.

La frecuencia de onda es el número de oscilaciones completas que se producen en un determinado intervalo de tiempo, medido en segundos.

Hertz (Hz)

El Hertz (Hz) es la unidad de frecuencia, equivalente a una oscilación por segundo.

Amplitud y Longitud de Onda

Amplitud de Onda (A)

La amplitud de onda (A) es la distancia máxima que separa la posición de equilibrio o reposo de las crestas o los valles de una onda.

Longitud de Onda (λ)

La longitud de onda (λ, lambda) es la distancia que separa dos crestas o dos valles sucesivos de una onda.

Propagación de la Onda Sonora

La onda sonora se propaga mediante el movimiento de las moléculas del medio. Para su transmisión, requiere de un medio material (sólido, líquido o gaseoso).

Existen materiales, como el telgopor (poliestireno expandido) o la fibra de vidrio, que actúan como aislantes acústicos, impidiendo que el sonido se propague al exterior. Es importante destacar que el sonido es incapaz de propagarse en el vacío debido a la ausencia de moléculas.

Cualidades del Sonido

Todo sonido presenta las siguientes características fundamentales:

• Altura o Tono: Permite clasificar los sonidos en graves o agudos. Esta cualidad está directamente relacionada con la frecuencia de la onda sonora. Los sonidos agudos corresponden a ondas de mayor frecuencia, mientras que los graves provienen de ondas de menor frecuencia.
• Intensidad o Volumen: Permite diferenciar entre sonidos débiles y fuertes. Se relaciona directamente con la amplitud de la onda sonora. A mayor amplitud, el sonido es más fuerte; a menor amplitud, el sonido es más débil.
• Timbre: Es la cualidad que permite distinguir entre dos fuentes sonoras diferentes, incluso cuando ambas emiten sonidos con la misma altura (tono) e intensidad.

Espectro Audible, Intensidad y el Oído Humano

Para el oído humano, el rango de frecuencias audibles se extiende aproximadamente desde los 20 Hz hasta los 20.000 Hz.

Un sonido cuya frecuencia supera los 20.000 Hz se denomina ultrasonido, mientras que aquel con una frecuencia inferior a los 20 Hz se conoce como infrasonido. Ninguno de estos rangos es perceptible para el oído humano.

Con la edad, la capacidad del oído humano para percibir ciertas frecuencias, especialmente las agudas, tiende a disminuir.

El nivel de intensidad del sonido se mide en una unidad logarítmica denominada decibelio (dB). El oído humano está adaptado para percibir sonidos con intensidades inferiores a los 130 dB, ya que niveles superiores pueden causar daño.

Ruido

El ruido es un concepto subjetivo, ya que se define comúnmente como cualquier sonido no deseado o molesto. En un contexto más técnico y ambiental, es más preciso referirse a la contaminación acústica.

Reflexión de las Ondas Sonoras

Las ondas sonoras tienen la capacidad de reflejarse. Cuando una onda sonora se propaga en un medio elástico (como el aire) y encuentra un obstáculo (como una pared), parte de su energía se refleja, cambiando su dirección. Este fenómeno da origen al eco, que es la percepción de un sonido reflejado después de haber escuchado el sonido directo. Ciertos animales, como los delfines y murciélagos, utilizan este principio de reflexión sonora, conocido como ecolocalización, para orientarse y cazar.

Defectos Refractivos del Ojo

Astigmatismo

El astigmatismo es un defecto refractivo del ojo causado por una curvatura irregular de la córnea (que puede ser más plana o tener una forma similar a la de un balón de rugby) o, en menor medida, del cristalino. Esta irregularidad impide que la luz se enfoque correctamente en un único punto de la retina, resultando en una visión borrosa o distorsionada tanto de objetos cercanos como lejanos.

Tratamiento:

La corrección del astigmatismo se realiza comúnmente mediante el uso de lentes tóricas o esferotóricas, ya sean en gafas o lentes de contacto.

Hipermetropía

La hipermetropía es un defecto refractivo en el cual la imagen de los objetos se enfoca detrás de la retina, en lugar de directamente sobre ella. Esto ocurre generalmente porque el globo ocular es demasiado corto o porque la córnea o el cristalino tienen una potencia de enfoque insuficiente.

Síntomas:

El síntoma principal es la visión borrosa de objetos cercanos, aunque en casos severos también puede afectar la visión lejana.

Tratamiento:

Se corrige mediante el uso de lentes convergentes (positivas), ya sean en gafas o lentes de contacto.

Miopía

La miopía es un defecto refractivo en el que la imagen de los objetos se forma delante de la retina. Esto puede deberse a que el globo ocular es excesivamente alargado o a que la córnea o el cristalino tienen una potencia de enfoque demasiado alta (distancia focal corta).

Una persona con miopía experimenta dificultades para enfocar claramente los objetos lejanos.

Tratamiento:

Se corrige con lentes divergentes (negativas), ya sean en gafas o lentes de contacto. En algunos casos, la cirugía refractiva puede ser una opción.