1. Reflexión y refracción
- Reflexión: el ángulo de incidencia es igual al de reflexión.
- Refracción: cambio de dirección al pasar a otro medio. Ley de Snell:
- Ángulo límite (de $n_1>n_2$): $\sin\theta_L = n_2/n_1$. Por encima hay reflexión total.
- La frecuencia no cambia al refractarse; cambian $v$ y $\lambda$.
2. Difracción
Una onda se desvía al pasar por una abertura u obstáculo de tamaño comparable a $\lambda$. Es más notoria cuanto mayor es $\lambda$ respecto a la abertura.
3. Ejemplos resueltos
Un rayo pasa de aire a agua ($n=1{,}33$) con 40° de incidencia.
$\sin\theta_2 = \dfrac{\sin40^\circ}{1{,}33}=0{,}483\Rightarrow\theta_2 \approx 28{,}9^\circ$
Ángulo límite vidrio ($n=1{,}5$)–aire.
$\sin\theta_L = 1/1{,}5\Rightarrow\theta_L\approx41{,}8^\circ$
Una onda sonora de 500 Hz pasa del aire (340 m/s) al agua (1500 m/s) con un ángulo de incidencia de 10°. Calcula las longitudes de onda y el ángulo de refracción.
$\lambda_1=\dfrac{340}{500}=0{,}680\ \mathrm{m}$; $\lambda_2=\dfrac{1500}{500}=3{,}00\ \mathrm{m}$.
$\dfrac{\sin i}{\sin r}=\dfrac{v_1}{v_2}\Rightarrow\sin r=\sin10^\circ\cdot\dfrac{1500}{340}=0{,}766\Rightarrow r\approx50{,}0^\circ$
¿Qué difracta más al atravesar una puerta de 1 m: un sonido de 1000 Hz (340 m/s) o la luz de 500 nm?
El sonido tiene $\lambda=0{,}34$ m, comparable a la abertura ($a/\lambda\approx2{,}94$): difracta de forma apreciable.
La luz tiene $a/\lambda=2\cdot10^{6}$: la difracción es despreciable y se ve propagación rectilínea.
Contenido ampliado de los apuntes completos
6. Fenómenos ondulatorios$
Reflexión y refracción
- Reflexión: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
- Refracción: La onda cambia de velocidad y dirección según la ley de Snell:$n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2### Interferencia$
Cuando dos ondas se superponen:
- Constructiva: Las ondas están en fase (amplitudes se suman)
- Destructiva: Las ondas están desfasadas 180° (amplitudes se restan)
Difracción
Es la capacidad de las ondas para bordear obstáculos o pasar por aberturas. Es más notable cuando el tamaño del obstáculo es comparable a la longitud de onda.
Ver simulación de interferencia de ondas
Efecto Doppler
El efecto Doppler es el cambio en la frecuencia percibida cuando hay movimiento relativo entre la fuente y el observador:$f' = f \frac{v \pm v_o}{v \pm v_f}$ Donde v es la velocidad del sonido,$ v_o$ la velocidad del observador, y$ v_f$ la velocidad de la fuente.