Fenómenos Fundamentales de las Ondas

Reflexión de las Ondas

Consiste en el cambio de dirección de propagación al incidir la onda en el límite de separación de dos medios. Después de la reflexión, la onda continúa propagándose en el medio original.

Leyes de la Reflexión

1. La dirección de salida (rayo reflejado) y la normal a la superficie están en el mismo plano, denominado plano de incidencia.
2. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Refracción de Ondas

Consiste en el cambio de dirección de propagación al pasar la onda de un medio a otro en el que se propaga con diferente velocidad.

Leyes de la Refracción

1. La dirección de incidencia de la onda, la dirección de salida (rayo refractado) y la normal a la superficie de separación de ambos medios están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia y el de refracción están relacionados por la Ley de Snell de la Refracción:

$$\frac{\sin \hat{i}}{\sin \hat{r}} = \frac{v_1}{v_2}$$ (Donde $v_1$ y $v_2$ son las velocidades de propagación en los medios 1 y 2, respectivamente).

Principio de Superposición

Cuando $n$ movimientos ondulatorios, descritos cada uno por su ecuación de onda $y_i$, inciden simultáneamente en un punto, la función de onda resultante ($y$) es la suma de las funciones de onda de cada uno de ellos:

$$y = y_1 + y_2 + y_3 + \dots$$

Nota importante: Este principio solo se puede aplicar a ondas electromagnéticas y mecánicas de amplitud pequeña.

Fenómenos de Interferencia de Ondas

Ocurren cuando un punto del espacio es alcanzado simultáneamente por dos o más ondas. En ese punto se suman las funciones de onda y, cuando se separan, las ondas continúan su propagación sin sufrir modificación alguna.

Tipos de Interferencia

Interferencia Constructiva

Tiene lugar cuando la amplitud resultante ($A_r$) es máxima en valor absoluto.

Interferencia Destructiva

Tiene lugar cuando la amplitud resultante ($A_r$) es mínima en valor absoluto. La amplitud del movimiento resultante es nula para todos los puntos en los que la diferencia de recorrido de las ondas es un número impar de semilongitudes de onda. Las ondas llegan en oposición de fase a esos puntos.

Nodos

Llamamos nodos a los puntos que las ondas alcanzan en oposición de fase, para los que la amplitud es nula.

Interferencias en el Tiempo: Pulsaciones (Batidos)

Ocurre cuando ondas armónicas de la misma amplitud, emitidas por dos focos emisores muy próximos y con frecuencias diferentes pero casi iguales, interfieren en un punto del espacio. La amplitud de ese punto, que se encuentra a una distancia $x$ de los focos, varía periódicamente con el tiempo.

• Pulsación o Batido: Esta variación periódica de la amplitud.
• Frecuencia de la Pulsación: La frecuencia con la que un punto se convierte en nodo.

Ondas Estacionarias

Onda producida por la interferencia de dos ondas armónicas de igual amplitud y frecuencia que se propagan con la misma velocidad, en la misma dirección y con sentido contrario. También se forman al interferir dos ondas de iguales características que se propagan en la misma dirección pero en sentidos contrarios.