Ondas

Fenómenos de las Ondas.
Los fenómenos ondulatorios son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, con ondas percibimos la luz; se puede decir que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos. 
A partir del análisis de fenómenos ondulatorios tan sencillos como las olas que se extienden por una charca o las sacudidas que se propaganpor una cuerda tensa trataremos de estudiar las características generales de todos los movimientos ondulatorios.
Principio de Superposición de las Ondas.
El principio de superposición establece que, cuando dos o más ondas se mueven en el mismo medio, el desplazamiento neto del medio o sea la onda resultante en cualquier punto es igual a la suma algebraica de los desplazamientos de todas lascomponentes. Físicamente, la importancia del principio de superposición, es que hace posible analizar un movimiento ondulatorio complicado descomponiéndolo en una combinación de ondas armónicas simples. O sea:

 
Ondas estacionarias
Cuando dos ondas de la misma frecuencia y de la misma amplitud viajan en direcciones opuestas se combinan obedeciendo al principio de superposición produciendo unfenómeno de interferencia. Consideremos dos ondas armónicas de la misma amplitud, frecuencia y longitud de onda pero viajando en direcciones opuestas.

Utilizando una identidad trigonométrica, se llega a :

La expresión anterior indica que la onda resultante vibra armónicamente pero sin tener un desplazamiento aparente, a ésta configuración se le llama Onda estacionaria.
Puesto que la amplitud dela onda estacionaria 2Asen(Kx) depende de x, la amplitud máxima ocurre cuando sen(Kx) = 1, o cuando:

Ya que K=2p/l,, los puntos donde ocurre la máxima amplitud se les llama Antinodos, y se obtienen de la siguiente manera:

donde, n = 1, 2, 3, .... La onda estacionaria tiene una amplitud mínima cero cuando sen(Kx)=0, o sea:
Kx = p, 2p, 3p, ...

donde, n = 1, 2, 3, ... Estos puntos cuyaamplitud es cero, se llaman Nodos.

Fig. 8.16 Patrón de onda estacionaria
Reflexión de las Ondas.
Cuando una onda incide sobre la superficie de separación entre dos medios diferentes, una parte de su energía se transmite al segundo medio en forma de una onda transmitida de características similares a la incidente, mientras que otra parte de la energía incidente rebota en dicha superficie y sepropaga hacia atrás, al primer medio, para constituir una onda reflejada. Este fenómeno de reflexión y transmisión de perturbaciones oscilatorias es común tanto a las ondas mecánicas como a la luz y otras ondas electromagnéticas.
Las frecuencias de las ondas incidente, transmitida y reflejada son iguales. En cambio, la longitud de onda de la onda transmitida T difiere de la incidente I en unarelación que depende de sus indices de refracción respectivos:

La fracción de energía del haz luminoso que se transmite al segundo medio depende del tipo de superficie de separación, de la dirección de incidencia sobre la misma, del campo eléctrico asociado al haz y de los índices de refracción de los dos medios. Así, en el paso del aire al vidrio se transmite aproximadamente un 96% de la energíaincidente, mientras que cuando el segundo medio tiene una superficie de separación pulida y reflectante (por ejemplo, un espejo), se refleja prácticamente toda la energía y apenas existe transmisión.
Leyes de la reflexión

En un estudio simplificado del fenómeno de la reflexión de ondas en la superficie de separación entre dos medios se pueden definir dos leyes básicas:
Cada rayo de la ondaincidente y el rayo correspondiente de la onda reflejada están contenidos en un mismo plano, que es perpendicular a la superficie de separación entre los dos medios en el punto de incidencia.
El ángulo que forman el rayo incidente y el rayo reflejado con la recta perpendicular a la frontera son iguales. Estos ángulos se conocen, respectivamente, como ángulo de incidencia y ángulo de...