Reflexión y Refracción

Esta sección examina los fenómenos de reflexión y refracción que ocurren cuando las ondas encuentran diferentes medios o superficies.

Definition: La reflexión es el cambio de dirección que experimenta una onda al chocar con una superficie.

Highlight: La amplitud de una onda esférica es inversamente proporcional a la distancia al foco.

Example: Las leyes de reflexión y refracción determinan cómo se comportan las ondas al encontrar diferentes medios o superficies.

Intensidad y energía de las ondas

Este capítulo aborda la intensidad y energía de las ondas, conceptos cruciales para entender cómo las ondas transportan energía a través del espacio.

Puntos clave sobre la intensidad y energía de las ondas:

1. Las ondas transportan energía, pero no materia.

2. La intensidad de una onda (I) se define como la energía que se propaga por unidad de tiempo y de superficie perpendicular a la dirección de propagación en un punto. Su unidad en el Sistema Internacional es W/m².

3. La intensidad de una onda disminuye al propagarse debido a dos factores:

   • Rozamiento: el medio absorbe energía.
   • Razones geométricas: al aumentar la distancia al foco, la intensidad disminuye.

4. Para ondas esféricas, la intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia al foco. Esto se conoce como atenuación.

Formula: I = E / (t · Sn) = Pe / (4πR²), donde E es la energía, t es el tiempo, Sn es la superficie normal, Pe es la potencia emisora, y R es la distancia al foco.

Highlight: La energía de una onda es directamente proporcional al cuadrado de su amplitud.

5. La relación entre la intensidad y la amplitud de una onda esférica en dos puntos diferentes se puede expresar como: I₁/I₂ = (A₁/A₂)² · (R₂/R₁)²

Example: En el caso del sonido, la intensidad está relacionada con el volumen percibido. A mayor distancia de la fuente sonora, menor será la intensidad y, por tanto, menor el volumen percibido.

Comprender estos conceptos es fundamental para analizar cómo las ondas interactúan con el medio y cómo se propagan en diferentes situaciones, desde las ondas sonoras hasta las electromagnéticas.

Absorción, reflexión y refracción de las ondas

Este capítulo explora los fenómenos de absorción, reflexión y refracción de las ondas, procesos fundamentales que ocurren cuando las ondas interactúan con diferentes medios o superficies.

Absorción de las ondas:

• La absorción ocurre cuando un medio absorbe parte de la energía de la onda que lo atraviesa.
• Este fenómeno causa una disminución en la amplitud de la onda a medida que se propaga.

Reflexión de las ondas:

• La reflexión se produce cuando una onda incide sobre una superficie y cambia su dirección de propagación.
• Las leyes de la reflexión establecen que:
  1. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
  2. El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.

Refracción de las ondas:

• La refracción ocurre cuando una onda pasa de un medio a otro con diferentes propiedades, cambiando su velocidad y dirección.
• Las leyes de la refracción (Ley de Snell) establecen que:
  1. El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.
  2. La relación entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción es constante para dos medios dados.

Formula: Ley de Snell: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂, donde n₁ y n₂ son los índices de refracción de los medios, y θ₁ y θ₂ son los ángulos de incidencia y refracción respectivamente.

Example: La reflexión se observa cuando la luz rebota en un espejo, mientras que la refracción se aprecia cuando un lápiz parece "doblarse" al introducirlo parcialmente en un vaso de agua.

Highlight: La absorción, reflexión y refracción son fenómenos que pueden ocurrir simultáneamente cuando una onda interactúa con un nuevo medio o superficie.

Estos fenómenos son cruciales para entender cómo las ondas interactúan con su entorno y son la base de numerosas aplicaciones en óptica, acústica y otras áreas de la física.