Fenómenos Ondulatorios

Un fenómeno ondulatorio, o movimiento ondulatorio, es el que realiza una onda
al propagarse por un medio o por el vacío. No hay transporte de materia, sino de cantidad de movimiento y energía.
Los fenómenos ondulatorios son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, como ondas percibimos la luz; se puede decir que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos.

Los procesos en los cuales intervienen ondas dan lugar a una serie de fenómenos especiales, dada la naturaleza particular de las ondas, que son de interesante estudio, y que explican muchas de las asombrosas propiedades que tiene tanto la luz como el sonido.

Clasificación de las ondas

En función del medio en el que se propagan
• Ondas mecánicas.
• Ondas electromagnéticas.
• Ondas gravitacionales.
• En función de su propagación
• Ondas unidimensionales.
• Ondas bidimensionales o superficiales.
• Ondas tridimensionales o esféricas.
En función de la dirección de la perturbación
• Ondas longitudinales.
• Ondas transversales.
En función de su periodicidad
• Ondas periódicas.
• Ondas no periódicas.

Ejemplo

Otro ejemplo son los celulares, ya que para que llegue la información necesita de una antena(interna o externa) que reciban las ondas de información para poder comunicarnos, otro caso son las antenas satelitales para que reciba las señales de televisión, osea las ondas que traen esas imágenes, etc.

Cuando las ondas se propagan y no hay obstáculos en el camino, mantienen su dirección y su rapidez.

Si, en cambio, aparecen barreras o alteraciones en la zona que atraviesan pueden presentarse diversas situaciones:

Reflexión de ondas

Si la barrera u obstáculo es impenetrable para la onda, ésta se refleja, volviendo al medio del cual provenía sin alterar sus características salvo, en general, la dirección de propagación.

Es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.

Reflexión de ondas transversales sobre cuerdas

Siempre que una onda viajera o pulso, alcanza una frontera, parte o toda la onda se reflejará. Si el extremo está fijo, el pulso reflejado es inverso al pulso incidente, es decir cambia su forma en 180 ° pero mantiene la misma amplitud (suponiendo que la energía no se disipe por rozamiento)
Lo que ocurre es que la cuerda transmite un impulso hacia arriba al soporte, esta fuerza es respondida por una reacción de igual magnitud pero de dirección opuesta, por eso la onda se invierte en la reflexión. Si el extremo está libre, puede oscilar con el impulso y por eso la onda no se invierte y conserva su forma original.

Refracción de ondas

Si la onda atraviesa el obstáculo y entra en un medio diferente, se refracta, cambiando su rapidez y, en general, su dirección. Una parte de la onda es también reflejada.

Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate.

Refracción sobre cuerdas

Cuando un pulso viaja transversalmente sobre una cuerda y pasa a otra con diferente densidad lineal, parte de la onda se refleja pero la mayor parte se transmite a la otra cuerda, se refracta.

Si la onda viaja de la cuerda delgada a la gruesa la onda reflejada se invierte, si viene viajando desde la cuerda gruesa la onda reflejada no invierte su forma

Interferencia de ondas

Cuando dos ondas de la misma frecuencia llegan a un punto después de recorrer distancias diferentes se produce interferencia. Las ondas pueden llegar a ese punto de modo que coincidan dos crestas.

Dos partículas no pueden ocupar el mismo lugar al mismo tiempo, se chocarían, pero las ondas trasladan energía, no masa por lo que ellas si pueden cruzarse en el espacio, dos ondas viajeras se pueden encontrar y pasar una a través de la otra sin ser destruidas ni alteradas.

Principio de Huygens

El principio de Huygens es un método de análisis aplicado a los problemas de prolongación de ondas. Afirma que todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda del que proceden.

Por ejemplo, si dos sitios están conectados por una puerta abierta y se produce un sonido en una esquina lejana de uno de ellos, una persona en el otro cuarto oirá el sonido como si se originara en el umbral. Por lo que se refiere el segundo cuarto, el aire que vibra en el umbral  es la fuente de sonido.

Difracción de ondas

Si la onda encuentra un obstáculo que tiene una ranura cuyo ancho es comparable con su longitud de onda, la parte de la onda que pasa a través de la ranura se propaga en todas direcciones luego de atravesarla.

Es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser deben finalmente divergir en un rayo más amplio a una distancia suficiente del emisor.

La onda resultante de una interferencia es igual a la suma de cada onda inicial que la causó. Si poseen el mismo sentido, las ondas se refuerzan entre sí formando una interferencia constructiva, por ejemplo, si tienen exactamente la misma forma la onda que se forma tiene el doble de la amplitud de las iniciales.

La interferencia es destructiva:Si las ondas que se interfieren poseen sentidos contrarios la onda que se forma es el resultado de la resta de sus amplitudes, por ejemplo si las dos ondas tiene exactamente la misma forma pero una es inversa a la otra, se anulan entre sí , llegando en un instante a quedar la cuerda totalmente quieta.

Polarización electromagnética

Es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.