Reflexión y Refracción: Ondas y Ondas Estacionarias

Reflexión

En el fenómeno de la reflexión, al llegar una onda a la superficie de separación entre dos medios, la onda vuelve al primer medio, llevando parte de la energía de la onda y cambiando la dirección de propagación. Por lo tanto, la onda en la reflexión no pasa al segundo medio.

Leyes de la reflexión

1. El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado están en el mismo plano.
2. El ángulo incidente es el mismo que el ángulo reflejado.

En la reflexión: La frecuencia, la velocidad de propagación y la longitud de onda no varían, se mantienen constantes.

Refracción

Al llegar a la superficie que separa dos entornos una onda en el fenómeno de refracción, se adentra en el segundo medio arrastrando parte de la energía de la onda y cambiando la dirección de propagación.

Se produce como consecuencia del cambio de velocidad de la onda.

Leyes de la refracción o leyes de Snell:

1. El rayo refractado, el normal y el rayo incidente están en el mismo plano.
2. La relación entre el seno del ángulo incidente (i) y el del ángulo de refracción (r) es constante e igual a la relación entre la velocidad de propagación del movimiento de onda en ambos medios.

Ondas estacionarias

Las ondas que se forman por la interferencia de dos ondas de la misma amplitud y frecuencia que se propagan en la misma dirección pero en sentido contrario, se denominan ondas estacionarias. Se producen en entornos limitados.

Al producirse la reflexión, la onda reflejada tiene las mismas frecuencias y amplitudes que la original, y la onda estacionaria se genera al superponer ambas. Las ondas estacionarias son, por tanto, un caso particular de interferencia ondulatoria.

En las ondas estacionarias donde la amplitud es nula se denominan nodos, mientras que en otros puntos la amplitud es máxima y esos puntos son vientres. Entre ellos se encuentran puntos de amplitud diversa.

Ondas estacionarias en una cuerda

• En cuerdas fijas en sus extremos:

Las vibraciones producidas en la cuerda y las reflexiones en sus extremos producen ondas estacionarias.

Los puntos extremos de la cuerda son nodos, ya que en esos puntos no hay vibraciones.

La distancia entre los dos nodos consecutivos es de λ/2.

• En cuerdas fijas sólo en un extremo

El extremo fijo es siempre el nodo y, en cambio, el extremo libre, el vientre.

La distancia entre un nodo contiguo y un vientre es de λ/4 y la relación con la longitud de la cuerda

• Tubos abiertos por los dos extremos

En este caso se forman vientres en ambos extremos.

• Tubos abiertos por un solo extremo

En el caso de estos tubos, en el extremo cerrado se crea el nodo y en el abierto el vientre.

Ejemplos de ondas estacionarias son los que se producen en las cuerdas o tubos de un instrumento. El sonido que emite el instrumento es el producido por la superposición de todos los armónicos formados en él.