Ondas y Luz: Propiedades, Tipos y Fenómenos Ópticos

Ondas: Definición y Características

Una onda es una perturbación que se propaga en el espacio transportando energía, sin que haya desplazamiento de materia.

Componentes de una Onda

• Cresta: Punto de máxima altura alcanzado por la onda. Representa la parte positiva de la misma.
• Valle: Punto máximo de depresión que toma la onda. Representa la parte negativa.
• Línea de equilibrio (LdE): Divide los valores positivos y negativos de la onda.
• Nodo: Puntos donde la onda intercepta la línea de equilibrio.
• Ciclo: Movimiento que realiza un punto al ir de una posición extrema a otra y luego regresar.

Magnitudes de una Onda

• Amplitud: Distancia entre la LdE y una cresta o valle. Está relacionada con la energía que transporta la onda, es decir, con su intensidad.
• Longitud de onda: Distancia entre dos valles o crestas consecutivos. Se mide en metros, pero también en milímetros y nanómetros.
• Período (T): Tiempo que tarda una oscilación completa en volver a comenzar, o sea, es el tiempo comprendido entre dos valles o crestas sucesivas. Se mide en segundos.
• Frecuencia: Número de ciclos completos que se repiten en determinada cantidad de tiempo.

Tipos de Ondas

Según la Dirección de Vibración

• Ondas transversales: Las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Ejemplo: Agitar una cuerda.
• Ondas longitudinales: Las partículas del medio se mueven paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Ejemplo: Un muelle que se comprime.

Según el Medio de Propagación

• Ondas mecánicas: Necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse.
• Ondas electromagnéticas: No necesitan de un medio material para propagarse y existir. Pueden hacerlo incluso en el vacío.

La Luz: Naturaleza y Comportamiento

Evolución del Concepto de Luz

• Antigüedad: Se consideraba como un flujo de partículas que partían de sus focos, o que los ojos emitían una especie de rayos de luz. Otros la concebían como una onda que se movía a través del éter.
• Newton: Consideraba la luz como una corriente rectilínea de pequeñas partículas.
• Actualidad: Se acepta que la luz tiene una naturaleza dual: se comporta como materia en movimiento (teoría corpuscular) y como onda que se propaga asociada a la materia (teoría ondulatoria).

Reflexión de la Luz

La reflexión de la luz es el cambio de dirección, en el mismo medio, que experimenta un rayo luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie.

Leyes de la Reflexión

1. El rayo incidente forma con la normal un ángulo de incidencia, que es igual al ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, que se llama ángulo reflejado.
2. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.

Espejos

Espejos Planos

Un espejo plano es una superficie pulida en la que, al incidir la luz, se refleja siguiendo las leyes de la reflexión. Las imágenes que se forman son virtuales, simétricas, derechas y del mismo tamaño que el objeto.

Espejos Esféricos

Los espejos esféricos tienen la forma de la superficie que resulta cuando una esfera es cortada por un plano. Elementos: centro de curvatura, foco, longitud focal, eje principal.

• Espejos cóncavos: Hacen converger los rayos luminosos paralelos.
• Espejos convexos: Hacen diverger los rayos luminosos paralelos.