Principios Fundamentales de la Propagación Ondulatoria y Fenómenos Asociados

Principio de Huygens

El Principio de Huygens es un modelo de propagación de ondas que permite explicar los fenómenos ondulatorios. Según este principio, una onda se propaga en forma de frentes de onda o superficies que unen todos los puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante. Todo punto de un medio isótropo hasta el cual llega una perturbación se comporta como un foco emisor de ondas secundarias que se propagan en la dirección de la perturbación. La superficie tangente a todas las ondas secundarias en un instante dado constituye el siguiente frente de ondas. El radio de las ondas secundarias en un instante cualquiera será vt.

Reflexión

La reflexión ocurre cuando una onda que se propaga por un medio llega a la superficie de separación con otro medio distinto. Parte de la onda se refleja y sigue propagándose por el mismo medio, mientras que la otra parte pasa a propagarse por el otro medio. En este nuevo medio, al ser distinto, la onda lo hará con diferente velocidad y, por tanto, con diferente longitud de onda (v = λf), porque la frecuencia se mantiene constante. Esto provocará también un cambio en su dirección.

Supongamos una onda incidente que avanza en frentes de onda planos. Cuando contacta con la superficie de separación de ambos medios, el punto de contacto se convierte en foco emisor de ondas esféricas reflejadas. Si la velocidad de propagación en ese medio es v, la onda secundaria emitida por A tendrá un radio igual a v al cabo de un segundo, pero el frente de onda incidente se habrá desplazado hasta A', que se convertirá en un nuevo foco emisor. Al siguiente segundo, la onda secundaria emitida por A' tendrá un radio v, mientras que la emitida por A tendrá ya un radio 2v. Una ley fundamental de este fenómeno es que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Refracción

Los mismos puntos considerados en la reflexión pueden ser focos emisores de ondas refractadas que se propagan por el otro medio. Si la velocidad de propagación en ese medio es v', la onda secundaria refractada en A tendrá un radio 2v' a los dos segundos a partir de que el frente incidente llega a A, mientras que la emitida por A' tendrá en ese instante un radio v'.

• Si v es mayor que v', la dirección en que se propagan los frentes refractados se aleja de la normal a la superficie de separación. En este caso, el ángulo de refracción es mayor que el de incidencia.
• Si v' es mayor que v, la dirección en que se propagan los frentes refractados se acerca a la normal a la superficie de separación. En este caso, el ángulo de refracción es menor que el de incidencia.

Difracción

La difracción es el fenómeno por el cual una onda modifica su dirección de propagación al encontrarse con aberturas u obstáculos. Los puntos de la porción del frente de ondas que atraviesan la abertura se convierten en focos emisores de ondas secundarias. Según sean las dimensiones de la abertura en relación con la longitud de la onda incidente, los frentes de ondas difractados tendrán una forma u otra.

• Si la abertura es grande comparada con la longitud de onda, la difracción apenas es relevante.
• Si la abertura es similar a la longitud de onda, la difracción adquiere gran importancia.