Propiedades De Las Ondas Interferencias Estacionarias 6 Nov 2012

 Propiedades de las ondas


Propagación

Dirección de propagación y frente de onda

Cuando una onda se propaga en una dirección y en un medio muy largo, por ejemplo, en una cuerda, la perturbación transportada por la onda llega a los puntos sucesivos del medio de una forma perfectamente determinada por su velocidad. El frente de onda es el conjunto de puntos que la onda abarca a la vez; si laonda viaja por una cuerda, el frente de onda es el pun­to más alejado al que ha llegado la onda en un instante determinado.

Si una onda viaja por un medio bidimensional muy grande, como por ejemplo las ondas en el agua, dispone­mos de diferentes alternativas: cuando tiramos una piedra al agua, obtenemos un frente de onda circular, un círculo que se expande a velocidad cons­tante. También es posiblelo­grar un frente de onda plano; por ejemplo, al golpear la su­perficie del agua de una cu­beta con una regla horizontal. En los dos casos, la direc­ción de propagación es per­pendicular a la línea determi­nada por el frente de onda.

En aquellos casos en que la onda viaja en tres dimensiones a través de un medio homogéneo, como por ejemplo el sonido de un petardo que ex­plota en el aire, elfrente de onda es una superficie esférica que avanza a ve­locidad constante; su dirección de propagación también es perpendicular a la superficie que corresponde al frente de onda. Un frente de onda circular o esférico puede considerarse plano si estamos muy alejados de la fuente.

A menudo, conviene visualizar la propagación de la onda teniendo en cuenta el frente de onda, como sucede cuandoestudiamos las pro­piedades de las ondas en el agua; en cambio, otras veces, es más intere­sante considerar la dirección de propagación, perpendicular al frente de onda, que se denomina rayo.

Cuando el frente de onda es circular o esférico, la energía transportada por la onda ha de distribuirse en un frente cada vez más grande, de mane­ra que si se considera una superficie perpendicular a la dirección depro­pagación, el porcentaje de la energía inicial que le llega es menor a medida que el frente de onda se expande; este fenómeno ya lo hemos denominado atenuación.

Coherencia
Hemos visto que, si golpeamos la superficie del agua con una regla hori­zontal, las ondas que se producen tienen un frente de onda plano. Pero, además, poseen otra propiedad: todos los puntos del agua bajo la reglaco­mienzan a vibrar de la misma forma y decimos que la onda es coherente: todos los puntos en que se ha generado la onda han vibrado en fase y el frente de onda avanza paralelo con todos sus puntos vibrando en fase.
No es difícil conseguir sonido coherente. Todos los puntos de un altavoz vibran de forma sincronizada. Si disponemos de dos altavoces iguales y los conectamos en serie, tendremos dos fuentescoherentes de sonido.
La coherencia es una propiedad importante de la luz láser. Cuando se tiene una fuente de luz «normal», como por ejemplo una bombilla, los diferentes átomos del filamento emiten luz de forma totalmente aleatoria y cada onda se emite desfasada respecto de las otras: no hay coherencia. En un láser, los átomos emiten luz en fase, de manera que se emite un haz estrecho de luzcoherente con un frente de onda plano.

























Absorción. Este concepto ya lo hemos visto con anterioridad

Cuando una onda se propaga por un medio, generalmente hay absor­ción. El medio absorbe una parte de la energía de la onda y la amplitud de ésta disminuye. Si la absorción es pequeña, decimos que el medio es transparente; por el contrario, un medio opaco a la onda es aquel queabsorbe intensamente su energía. Así pues, un vaso de café es opaco al paso de la luz visible, pero transparente a la radiación infrarroja. Si nos referimos a las ondas electromagnéticas, el único medio totalmente transparente es el vacío; en todos los demás casos, se produce una ab­sorción que crece exponencialmente con el grosor del material y que de­pende de la frecuencia de la radiación y del...