Propiedades y Características de Ondas, Sonido y Luz

Ondas: Movimiento Ondulatorio

El movimiento ondulatorio consiste en una forma de transmisión de la energía sin transporte de materia, mediante la propagación de una perturbación denominada onda.

Clases de Ondas

Según su naturaleza:

• Mecánicas: Transmisión de una perturbación a un medio material. Requiere la existencia de dicho medio material para su propagación.
• Electromagnéticas: Campo electromagnético variable en el espacio. Son capaces de propagarse sin necesidad de ningún medio.

Según la dirección de la vibración:

• Longitudinales: Las variaciones producidas tienen la misma dirección que la propagación de la onda.
• Transversales: La vibración producida es perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

Características de las Ondas

• Amplitud (A): Valor máximo de desplazamiento de una partícula respecto de su posición de equilibrio.
• Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos consecutivos que se hallan en el mismo estado de vibración.
• Periodo (T): Tiempo que invierte un punto en efectuar una vibración completa.
• Frecuencia (f): Número de vibraciones que se producen por unidad de tiempo. f = 1/T. La unidad es el Hz (Hertz).
• Velocidad de propagación (V): Distancia a la cual se propaga la onda dividida entre el tiempo que emplea en hacerlo. V = λ/T; V = λ x f.

Sonido

Acústica: Parte de la física que estudia la naturaleza del sonido, el modo en que se propaga y sus cualidades.

Diapasón: Si golpeamos la rama del diapasón, este vibra produciendo un sonido característico. El movimiento vibratorio de las partículas del diapasón se transmite a las partículas próximas del aire, ocasionando en este sucesivas compresiones y expansiones, semejantes a las producidas en un muelle elástico al comprimirlo y estirarlo. En las zonas de compresión, las partículas del aire se aproximan, dando lugar a un aumento de la presión, mientras que en la zona de expansión dichas partículas se separan y la presión disminuye. Estas perturbaciones del aire se transmiten mediante un movimiento ondulatorio.

Sonido: Consiste en una forma de transmisión de la energía originada por la vibración de un cuerpo. Se propaga mediante ondas mecánicas. Se requieren tres elementos:

• Existencia de un cuerpo que vibre (foco sonoro).
• La presencia de un medio material elástico.
• Un agente receptor, como el oído humano.

Las ondas sonoras son longitudinales, ya que las partículas del medio transmisor vibran en la dirección de propagación de las ondas. Velocidad en el aire: 340 m/s. Velocidad en el agua: 1460 m/s.

Características del Sonido

• Intensidad: Es el volumen acústico con que se percibe un sonido y corresponde a la amplitud de la onda sonora. Un sonido de gran amplitud es fuerte, mientras que uno de pequeña amplitud es débil.
• Tono: Es la frecuencia de un sonido. Los sonidos de baja frecuencia son graves y los de elevada frecuencia son agudos.
• Timbre: Cualidad que depende de la forma de la onda sonora y permite distinguir dos instrumentos diferentes que tocan un mismo tono con la misma intensidad.

Luz

Óptica: Parte de la física que estudia la naturaleza de la luz, el modo en que se propaga y los fenómenos luminosos que se producen en su propagación.

• Objetos luminosos: Son aquellos que emiten luz propia. La emisión de luz se debe a la alta temperatura de estos cuerpos. A partir de 500 ºC, los cuerpos empiezan a emitir luz suave y rojiza. Cuanto mayor es la temperatura que alcanza, más blanca es la luz.
• Objetos iluminados: Son aquellos que podemos ver gracias a que reflejan la luz que reciben. Estos objetos no son visibles si no se les proyecta una luz.
  • Opacos: No dejan pasar la luz.
  • Translúcidos: Dejan pasar la luz parcialmente.
  • Transparentes: Dejan pasar la luz totalmente.

La luz consiste en una forma de transmisión de la energía emitida por los objetos luminosos. Se propaga mediante ondas electromagnéticas y es capaz de estimular el sentido de la vista.

Teoría Electromagnética

El físico J. C. Maxwell propuso una teoría según la cual la luz está constituida por ondas electromagnéticas que consisten en un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí, que se propagan simultáneamente. Las ondas electromagnéticas son transversales, pues las fluctuaciones de los campos eléctrico y magnético se producen en dirección perpendicular a la dirección de propagación. Velocidad de la luz en el vacío: 3 x 10⁸ m/s. n = c/v.

Reflexión y Refracción

• Reflexión: Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz tras incidir en la superficie de separación de dos medios distintos y seguir propagándose por el medio inicial.
• Refracción: Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando pasa de un medio a otro distinto.

Espejos y Lentes

Espejo: Consiste en una superficie perfectamente pulimentada en la cual la luz produce una reflexión especular.

• Reflexión especular.
• Reflexión difusa.

Lentes: Material transparente delimitado por una superficie esférica y plana.

• Convergentes: Concentran los rayos de luz.
• Divergentes: Dispersan los rayos de luz.

Dispersión de la Luz

La dispersión de la luz consiste en la separación de la luz en sus colores componentes por efecto de la refracción. (sen i / sen r) = (n₂ / n₁) = v₁ / v₂.