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Un frente de onda es una superficie que pasa por todos los puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante. La perturbación en todos esos puntos tiene la misma fase. Podemos trazar unaserie de líneas perpendiculares a los sucesivos frentes de onda. Estas líneas se denominan rayos y corresponden a las líneas de propagación de la onda. La relación entre rayos y frente de ondas es similar a la de líneas de fuerza y superficies equipotenciales. El tiempo que separa puntos correspondientes de dos superficies de onda es el mismo para todos los pares de puntos correspondientes (teoremade Malus).
Huygens visualizó un método para pasar de un frente de onda a otro. Cuando el movimiento ondulatorio alcanza los puntos que componen un frente de onda, cada partícula del frente se convierte en una fuente secundaria de ondas, que emite ondas secundarias (indicadas por semicircunferencias) que alcanzan la próxima capa de partículas del medio. Entonces estas partículas se ponen enmovimiento, formando el subsiguiente frente de onda con la envolvente de estas semicircunferencias. El proceso se repite, resultando la propagación de la onda a través del medio. Esta representación de la propagación es muy razonable cuando la onda resulta de las vibraciones mecánicas de las partículas del medio, es decir una onda elástica pero no tendría significado físico en las ondaselectromagnéticas donde no hay partículas que vibren.
A partir del principio de Huygens puede demostrarse la ley de la refracción. Supongamos que un frente de onda avanza hacia la superficie refractante I1I2 que separa dos medios en los cuales las velocidades de la luz son v y v´. Si consideramos I1 como emisor, en el tiempo t en que la perturbación llega de A a I2, la perturbación originada en I1 habráalcanzado la esfera de radio r´= v´t. En el mismo tiempo la perturbación correspondiente llega a todos los puntos de la envolvente BI2, y tomando los rayos normales a los frentes de onda, de la figura se deduce que:
Þ
n1 sen i
=
n2 sen r
Lo cual está de acuerdo no solo a la experiencia no sólo en cuanto a direcciones de propagación sino también en que en el medio de mayor índice derefracción la velocidad es menor contrariamente a lo que suponían Descartes y Newton.
La teoría ondulatoria no pudo progresar en aquella época debido a la gran autoridad de Newton que la combatía arguyendo que dicha teoría no podía explicar la propagación rectilínea.
Principio de Huygens
El principio de Huygens nos dice que todo punto alcanzado por una onda se comporta como unemisor de ondas.
Basándose en este principio y utilizando un método geométrico Huygens explicó perfectamente las propiedades de las ondas. (Reflexión, refracción, difracción e interferencias)
Representó las ondas mediante frentes de ondas ( conjunto de puntos consecutivos que están en fase) y rayos (rectas que indican la dirección de la propagación)
En 1678 Huygens propuso la naturalezaondulatoria de la luz explicando mediante frentes de onda y rayos la propagación y las propiedades de la luz, en contraposición a la teoría corpuscular de Newton.
CONSTRUCCIÓN DE UN FRENTE DE ONDAS USANDO EL PRINCIPIO E HUYGENS
HUYGENS, usando modelos geométricos elaborados sobre papel y comparándolos con los resultados experimentales para verificar su validez, construyó un método para explicar lapropagación de las ondas que consiste en suponer que, en un momento dado, todos los infinitos puntos de un frente de ondas se convierten en clónicos del primer emisor y empiezan a emitir hacia delante. Descartamos "alegremente" que emitieran en todas direcciones pues interferirían con las ondas que vienen detrás. Años más tarde Kirchhof explicaría que se puede dar una explicación suponiendo la...
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