El Sonido y la Luz: Fenómenos Ondulatorios

El Sonido

Características del Sonido

El sonido es una onda mecánica y longitudinal.

• Infrasonido: Frecuencias por debajo de 20 Hz.
• Ultrasonido: Frecuencias por encima de 20,000 Hz.

Intensidad: Representa la energía que transporta la onda sonora y se relaciona con su amplitud. Se mide en decibelios (dB).

Tono: Permite clasificar los sonidos en graves y agudos. Los sonidos graves tienen frecuencias bajas (por ejemplo, 20 Hz), mientras que los sonidos agudos tienen frecuencias altas (por ejemplo, 200 Hz).

Timbre: Es la cualidad que nos permite diferenciar entre dos sonidos de igual intensidad y tono, pero producidos por fuentes distintas.

Fenómenos Acústicos

Reflexión del sonido:

• Eco: Se produce cuando el sonido se refleja en una superficie y se percibe como una repetición del sonido original.
• Reverberación: Se relaciona con la reflexión del sonido en múltiples superficies, creando una prolongación del sonido en el tiempo.

Refracción: Ocurre cuando el sonido se propaga en un medio no homogéneo, cambiando su dirección y velocidad.

Absorción: Se produce cuando el sonido choca con una superficie y parte de su energía es absorbida por el material, disminuyendo su intensidad.

Difracción: Cuando el sonido atraviesa una abertura pequeña (de tamaño similar a su longitud de onda), se comporta como un nuevo foco emisor, curvándose alrededor de los obstáculos.

Resonancia: La mayoría de los cuerpos tienen una frecuencia natural de vibración. Cuando son excitados a esta frecuencia, vibran con mayor amplitud.

Aplicaciones del Sonido

Avances Tecnológicos

• Sonar: Sistema de navegación submarina que utiliza la reflexión de ondas sonoras para detectar objetos bajo el agua.
• Ecógrafo: Dispositivo que transforma señales eléctricas en acústicas y viceversa, utilizado en medicina para obtener imágenes del interior del cuerpo humano.

Aplicaciones Médicas

El sonido se utiliza en medicina con fines terapéuticos, como en la fisioterapia con ultrasonidos.

El Oído Humano

El oído es un transductor mecano-eléctrico que convierte las ondas sonoras en señales eléctricas que el cerebro interpreta como sonido.

Oído Externo

Está formado por el pabellón auricular (oreja), el conducto auditivo externo y la membrana timpánica (tímpano).

Oído Medio

Contiene tres pequeños huesos llamados martillo, yunque y estribo, que transmiten las vibraciones del tímpano al oído interno.

Oído Interno

Está formado por la ventana oval, el caracol o cóclea (que contiene un líquido llamado perilinfa) y el órgano de Corti, responsable de transformar las vibraciones en señales eléctricas.

La Luz

La luz es una onda transversal y electromagnética. Roemer fue el primero en medir su velocidad, utilizando la distancia entre la Tierra y una de las lunas de Júpiter. Los materiales pueden ser opacos, transparentes o translúcidos, dependiendo de cómo interactúan con la luz.

Modelos de la Luz

Modelo Ondulatorio

Propuesto por Huygens, este modelo describe la luz como una onda que se propaga en línea recta. Explica fenómenos como la reflexión y la difracción de la luz.

Modelo Corpuscular

Propuesto por Newton, este modelo describe la luz como un flujo de pequeñas partículas llamadas corpúsculos o fotones. Explica la propagación en línea recta y la formación de sombras, pero no pudo explicar la refracción ni la difracción de la luz.

Fenómenos Ópticos

Reflexión:

• Reflexión especular: Se produce cuando la luz se refleja en una superficie lisa y pulida, como un espejo, y los rayos reflejados mantienen la misma dirección relativa.
• Reflexión difusa: Se produce cuando la luz se refleja en una superficie irregular, dispersándose en todas direcciones.

Refracción: Ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro con diferente índice de refracción, cambiando su dirección y velocidad.

Difracción: Se produce cuando la luz atraviesa una rendija estrecha (de tamaño similar a su longitud de onda), curvándose y creando un patrón de interferencia. Este fenómeno apoya el principio de Huygens.

Interferencia: Se produce cuando dos o más ondas de luz se superponen, creando un patrón de zonas brillantes y oscuras. Thomas Young demostró este fenómeno con su famoso experimento de la doble rendija.