Fundamentos de la Ondulación: Clasificación de Ondas y Principio de Huygens
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Clasificación Fundamental de las Ondas
Las ondas pueden clasificarse según diversos criterios:
1. Según el medio en el que se propaga la onda
Ondas Electromagnéticas y Gravitatorias (Sin medio material)
Son aquellas que no necesitan un medio material para propagarse y pueden, por tanto, hacerlo en el vacío. Ejemplos de ondas electromagnéticas incluyen la luz, las ondas de radio, televisión y móvil, las microondas y los rayos ultravioleta.
Ondas Mecánicas (Con medio material)
Son aquellas que necesitan un medio material para propagarse. A este tipo responden el resto de fenómenos ondulatorios que conocemos, como por ejemplo: el sonido, las vibraciones de una cuerda o las olas. Son el resultado del movimiento ordenado de muchas partículas.
2. Según la dirección de vibración
Ondas Transversales
La vibración se produce en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación (ejemplo: ondas electromagnéticas).
Ondas Longitudinales
La vibración se produce en la dirección de propagación (ejemplo: ondas sonoras).
3. Según el número de dimensiones del espacio
- Unidimensionales: Vibraciones de una cuerda.
- Bidimensionales: Olas en la superficie de un líquido.
- Tridimensionales: Luz y sonido.
El Principio de Huygens
El Principio de Huygens es un mecanismo sencillo para la construcción de frentes de ondas a partir de frentes en instantes anteriores.
Definición de Frente de Onda
Un frente de ondas es cada una de las superficies que pasan por los puntos donde una onda oscila con la misma fase.
Formulación del Principio
El principio establece que:
Los puntos situados en un frente de ondas se convierten en fuentes de ondas secundarias, cuya envolvente constituye un nuevo frente de ondas primario.
Aplicación Práctica
La forma de aplicar el principio es la siguiente:
- Se trazan pequeños semicírculos de igual radio con centros en diferentes puntos de un frente de ondas.
- Luego se traza la envolvente de los semicírculos, la cual constituye el nuevo frente de ondas.
Consecuencias y Rayos
Una consecuencia del principio de Huygens es que todos los rayos tardan el mismo tiempo entre dos frentes de onda consecutivos. Los rayos son líneas perpendiculares a los frentes de onda que indican la dirección de propagación de la onda.
Alcance Histórico
Aunque Huygens lo formuló para las ondas materiales, su principio es válido para todo tipo de ondas. Kirchhoff extendió el método a las ondas electromagnéticas, una vez que estas fueron descubiertas.