Optica de fourier





TEMA 2




MOVIMIENTO

ONDULATORIO

ONDAS

1. DEFINICIÓN
Onda es una forma de transmisión de la energía. Llamamos onda a la propagación de una perturbación en un medio. Una onda transporta energía y cantidad de movimiento, pero no materia. Las ondas que estudiaremos son las que produce un oscilador armónico: ondas armónicas. Consideraremos además, que se propagan en una soladimensión y en un medio sin amortiguamiento.

Se llama frente de onda al lugar geométrico de todos los puntos afectados por la perturbación en el mismo instante. A cada una de las direcciones perpendiculares al frente de onda la llamamos rayo.

Podemos establecer una clasificación de las ondas según necesiten o no un medio material para propagarse.

Ondas mecánicas: se propagan siempre enun medio material elástico, es decir, un medio en el que las partículas devuelven la energía que reciben (muelle, cuerda, aire, agua ...)

Ondas electromagnéticas: Transmisión de energía electromagnética mediante la propagación de dos campos oscilatorios, el eléctrico y el magnético, que no requiere medio físico ya que son variaciones periódicas del estado eléctrico y magnético del espacio, y poreso se propagan también en el vacío.

Otros criterios de clasificación:

a)     Ondas unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales (según las dimensiones del medio).
b)     Ondas escalares y vectoriales (según el carácter de la magnitud física propagada).
c)     Ondas esféricas, cilíndricas, planas ... (según el frente de onda).
d)     Ondas polarizadas y no polarizadas (en el casode ondas vectoriales).
e)     Ondas longitudinales y transversales (en el caso de ondas vectoriales).

2. ONDAS MECÁNICAS
Podemos clasificar las ondas mecánicas en función de la dirección de propagación de la onda en relación con el movimiento de las partículas del medio:

Ondas transversales
Si en el extremo libre de una cuerda tensa horizontal damos una sacudida vertical repentina, seforma una cresta o protuberancia llamada pulso de onda o simplemente pulso. Éste es una perturbación instantánea que se transmite mediante una onda viajera y recorre la cuerda desplazando los distintos puntos de ésta hacia arriba y hacia abajo para volver a la posición inicial.

Si mantenemos un movimiento vibratorio haciendo oscilar la cuerda hacia arriba y hacia abajo repetidas veces, y de formaperiódica, se produce una perturbación continua, denominada tren de ondas, que se propaga por la cuerda. Las partículas de ésta se desplazan verticalmente en torno a su posición de equilibrio.

Una onda es transversal si su dirección de propagación es perpendicular a la dirección de la oscilación que provoca en las partículas del medio perturbado



Ondas longitudinales
Si a un muelle,fijo por uno de sus extremos, le aplicamos un movimiento repentino de expansión y compresión horizontalmente, el pulso de onda producido da lugar a que la región comprimida de las espiras se propague a lo largo del resorte. Hemos creado una onda viajera longitudinal.

Una onda es longitudinal si su dirección de propagación es paralela a la dirección de la oscilación que provoca en las partículasdel medio perturbado.

2.1. Velocidad de las ondas mecánicas
La distancia  recorrida por la onda en un periodo es la longitud de onda del movimiento ondulatorio. Por tanto, la velocidad de propagación es


Atención:

No se debe confundir la velocidad de propagación de la perturbación, que es constante con el tiempo una vez ha sido emitida por el foco, con la velocidad de vibración de laspartículas oscilantes, que es una función del tiempo, como ya vimos en el comienzo del tema.

La velocidad de propagación de una onda depende de las propiedades del medio por el que se transmite.
Si el movimiento ondulatorio se propaga en un medio homogéneo e isótropo, su velocidad es la misma en todas las direcciones. En este caso, todos los puntos equidistantes del foco, en el que se inicia...