Leyes de Kepler y Clases de Ondas

Leyes de Kepler

Son leyes empíricas enunciadas por Kepler en el siglo XVII para describir el movimiento de los planetas alrededor del Sol. Son tres:

1ª Ley (ley de las órbitas)

Los planetas describen órbitas planas elípticas en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.

2ª Ley (ley de las áreas)

El vector de posición con respecto al Sol de un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. Esto implica que la velocidad areolar es constante. Esta ley es equivalente a la conservación del momento angular del planeta con respecto al Sol.

3ª Ley (ley de los períodos)

Los cuadrados de los períodos de revolución de los planetas son proporcionales al cubo de sus distancias medias al Sol. Una consecuencia es que la velocidad lineal de los planetas no es constante, sino que depende del radio orbital: un planeta gira más rápido cuanto más pequeña es la órbita que describe. Las leyes de Kepler se demostraron teóricamente más tarde gracias a la ley de la gravitación de Newton.

Clases de ondas

Existen varias clasificaciones posibles:

Según el medio en el que se propaga la onda:

• Las que No necesitan un medio material para propagarse y pueden, por tanto, propagarse en el vacío. Éstas son las ondas electromagnéticas y las gravitatorias. Ejemplos de ondas electromagnéticas son: la luz, las ondas de radio, televisión y telefonía móvil, las microondas, los rayos ultravioleta, los rayos gamma, etc.
• Las que Necesitan un medio material para propagarse. A este tipo responden el resto de fenómenos ondulatorios que conocemos, como por ejemplo: el sonido, las olas, las vibraciones de una cuerda, etc. Este tipo de ondas son el resultado del movimiento ordenado de muchas partículas.

Según la dirección de vibración:

• Ondas Transversales: la vibración se produce en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación. Ejemplos: cuerda sacudida transversalmente y ondas electromagnéticas.
• Ondas Longitudinales: la vibración se produce en la dirección de propagación. Ejemplo: ondas sonoras.

Según el número de dimensiones del espacio en el que se propagan:

• Unidimensionales (ej.: vibraciones en una cuerda).
• Bidimensionales (ej.: olas en la superficie de un líquido o vibraciones en una membrana).
• Tridimensionales (ej.: la luz y el sonido).

Leyes de la Reflexión y la Refracción

Cuando una onda incide sobre la superficie de separación de dos medios de distinto índice de refracción, una parte de la onda se refleja y otra parte se refracta. Las leyes de la reflexión y la reflexión nos dicen que:

• Los rayos incidente, reflejado y refractado están en un mismo plano, llamado plano de incidencia, que es perpendicular a la superficie.
• El ángulo de incidencia, θ i , y el ángulo de reflexión, θ r , son iguales.
• El ángulo de incidencia y el ángulo de transmisión o refracción, θ t , están relacionados por la ley de Snell: n1 senθi = n2 senθt, donde n1 y n2 son los índices en el primer y segundo medios.

La ley de Snell implica que si la luz pasa a un medio de índice mayor, los rayos se acercan a la normal (se alejan de la normal si el segundo medio posee un índice menor). La ley de Snell también puede expresarse en función de las velocidades de la luz en los dos medios, teniendo en cuenta que n = c / v. Así: sen 0ºi/sen 0ºt= v1/v2.

Defectos de la visión: Ametropías

Las ametropías son defectos refractivos del ojo debidos a un exceso o defecto de potencia óptica, que tienen como consecuencia que la imagen formada por el ojo en la retina esté desenfocada. Decimos que un ojo es emétrope cuando no presenta ametropías, es decir, cuando su potencia es la adecuada en relación con su tamaño, de manera que el foco imagen está situado en la retina y las imágenes están enfocadas.

Hay tres tipos de ametropías: miopía, hipermetropía y astigmatismo.

Miopía: El ojo tiene un exceso de potencia con relación a su tamaño, por lo que el foco imagen está situado antes de la retina. En los ojos miopes las imágenes de objetos lejanos estarían en focadas en un plano anterior, pero son borrosas en el plano de la retina. La miopía se corrige con una lente divergente con la potencia (negativa) adecuada para restar el exceso de potencia del ojo y conseguir que los rayos se enfoquen en la retina.

Hipermetropía: Ocurre lo contrario que en la miopía: el foco imagen cae por detrás de la retina debido a un defecto de potencia en relación con la longitud del ojo. Se corrige mediante una lente convergente (potencia positiva) que compensa el defecto de potencia del ojo.

Astigmatismo: Ocurre cuando el ojo tiene distinta potencia óptica a lo largo de dos meridianos perpendiculares (debido a que alguna de las superficies del ojo no tiene simetría de revolución o a que está inclinada respecto a las demás). El astigmatismo se corrige mediante lentes tóricas, las cuales poseen dos curvaturas distintas a lo largo de sendos ejes perpendiculares.