Índice de refracción

Es la relación entre la velocidad de propagación de la onda en un medio de referencia (por ejemplo el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate.

Refracción de la luz

Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley de Snell. Esta ley, así como la refracción en medios no homogéneos, son consecuencia del principio de Fermat, que indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo.

En la refracción se cumplen las leyes deducidas por Huygens que rigen todo el movimiento ondulatorio:

• El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.
• Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente y el reflejado con la perpendicular (llamada Normal) a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia.

Rayos principales y formación de imágenes en espejos curvos

Según la forma de la superficie pulimentada de los espejos curvos, éstos pueden ser esféricos, parabólicos..

Imágenes en espejos planos angulares

Se conoce como espejos angulares a aquellos espejos planos que se encuentran formando cierto ángulo entre ellos. Si se ponen dos espejos planos juntos, formando un ángulo entre sí, y entre ambos se coloca un objeto, este se va a reflejar varias veces, dependiendo de lo que mida el ángulo formado por los espejos. Mientras más pequeño sea el ángulo, más veces se va a reflejar el objeto. El número de reflexiones del objeto se puede determinar mediante la siguiente fórmula:


                                                                          n = (360 - x)/x


Con:
n = Número de veces que se refleja el objeto
x = Ángulo formado por los objetos

Formación de imágenes en espejos planos

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz con una capacidad  de la intensidad de la luz incidente del 95% o más. Los espejos planos son los que usamos día a día, en ellos, la imagen no está deformada o distorsionada.

Reflexión de la luz y sus leyes

La reflexión es el cambio de dirección en un mismo medio, que sufre un haz de luz al incidir oblicuamente sobre una superficie. Las leyes de reflexión son:
1ra ley de reflexión: El rayo reflejado, la normal y el rayo incidente, están en un mismo plano.
2da ley de reflexión: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Tipos de espejos

Los espejos son cuerpos opacos, con una superficie lisa y pulida, capaces de reflejar la luz que reciben. 

Hay dos tipos de espejos:
- Espejos planos: Producen imágenes de la misma forma y tamaño que el objeto que reflejan.
- Espejos esféricos: Producen imágenes de diferente tamaño al del objeto que reflejan. Existen dos tipos de espejos esféricos:
a) Espejos cóncavos: Son como la parte interna de una chuchara. Al mirarnos en él la imagen se ve pequeña y hacia abajo, pero al acercarnos mucho, la imagen se vuelve ampliada y hacia arriba. Ej: Los espejos de maquillaje.
b) Espejos convexos, como la parte externa de una cuchara. Producen imágenes más pequeñas que el objeto que reflejan, y siempre hacia arriba. Ej: Los retrovisores de los autos.

Clasificaciones de imágenes

Origen de la luz

La luz se fabrica al interior de los átomos, en un proceso llamado "emisión cuántica", que consiste en el movimiento de transición de un electrón de un orbital fundamental o de menor energía a otro más externo o de mayor energía. el electrón emite una energía equivalente en forma de fotones. 

 

Velocidad de la luz

Hoy en día, se sabe que la luz se propaga con cierta velocidad, aunque hasta la época de Galileo, se consideraba que su propagación se producía instantáneamente. Fue él mismo, quien decidió realizar un experimento para medir la velocidad de la luz, aunque sin éxito, ya que el tiempo a medir, en el cuál se propagaba 1 km. era incluso más pequeño que las fluctuaciones de la respuesta humana. Sin embargo, después de Galileo, se sucedieron muchos experimentos, con el mismo fin. Los resultados más bajos y más altos que se obtuvieron, fueron 200000 (km/s) y 313000 (km/s) respectivamente.
La velocidad de la luz, hoy se entiende que es de 299.792,458 (km/s)

Fuentes luminosas

Son aquellos objetos que transforman algún tipo de energía en luz.

Hay dos criterios para clasificar las fuentes luminosas
1. Según su naturaleza:
1.a. Fuentes naturales: Objeto luminoso con su origen en la naturaleza. Por ejemplo: El sol.

1.b. Fuentes artificiales: Tiene origen de la invención humana. Por ejemplo: Una linterna, una ampolleta.


2. Según la forma en la cual se produce la emisión:
2.a. Fuente primaria: Es una fuente propiamente tal, osea, emite luz propia. Por ejemplo: Pez abisal, sol, linterna.

2.b. Fuente secundaria: Refleja la luz que emite otro objeto. Por ejemplo: La luna, un espejo.

Reseña histórica de controversia acerca de su naturaleza

El ser humano, lleva siglos, preguntándose cómo es que puede ver. En el año 500 a.C. los filósofos trataban de encontrar una una respuesta por sí mismos para aquella incógnita, así fueron ellos quienes iniciaron la búsqueda.
La vista y el tacto, tienen en común que a partir de ellos, podemos saber la forma de los objetos, pero sólo con  la vista, se puede saber aún habiendo distancia de por medio.
Algunas teorías:
- La extramisión: Según Empédocles, de los ojos, salían emanaciones, que chocaban con los objetos y recogían su forma.
- La intromisión: Leucipo, postuló que lo que en realidad ocurría, era todo lo contrario a la teoría de la extramisión de Empédocles, ya que decía que los objetos, emitían un "algo" que contenía su forma, color, etc. y que los ojos, no hacían más que captarlo.
Pese a las distintas teorías, se tenía claro que aquellas emanaciones viajaban en línea recta, por  lo cual su propagación puede estudiarse según las leyes de geometría.
Años después, un médico árabe, llamado Alhazen, dedujo que los ojos son receptores y no emisores, por el simple hecho de que al mirar directamente el sol, lastima la vista.


Newton:


Explicó la naturaleza de la luz, que diciendo que está formada por pequeñas pelotitas (Teoría corpuscular). El movimiento de aquellas pelotitas, se explicaba mediante las leyes de Newton, por ejemplo, si se pregunta ¿Por qué la luz viaja en línea recta? Por que así todas las partículas viajan, según la ley de inercia ¿Por qué se refleja en algunas superficies? Por que las pelotitas rebotan.

Efecto Doppler

El efecto Doppler


Explica lo que ocurre cuando la fuente del sonido, y el receptor, experimentan un cambio en la distancia que mantienen el uno del otro, dice que cuanto más se acerca la fuente sonora, más agudo se vuelve el sonido, y si por el contrario, mientras más se aleja, más grave se vuelve.

Aviones Supersónicos

Aviones Supersonicos :

Un Avión Supersónico es una aeronave capaz de sobrepasar la barrera del sonido, partiendo así del Número Mach (cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido).

Historia

Desde la invención de la turbina y su utilización en el primer avión a propulsión, el Messerschmitt ME 262 también llamado camyrica, se genera una revolución aeronáutica importante, dando paso a una nueva generación deaviones. Es en 1947 cuando el piloto estadounidense Chuck Yeager supera por primera vez la velocidad del sonido en su avión-cohete Bell X-1, demostrando que es posible viajar más rápido que el sonido.

Hoy

Hoy en día casi todos los aviones de combate son supersónicos, pero solamente se han construido 2 aviones de pasajeros supersónicos. El primero en ser construido fue el Tupolev Tu-144 ruso y 2 meses después se construyó el Concorde franco-británico. El Túpolev (1978) alcanzó a estar en servicio solamente 6 meses, a pesar de ser el avión de pasajeros más rápido de la historia. Esto se debió a reiterados accidentes y costoso mantenimiento, razones que darían 27 años después, para retirar al Concorde de circulación. Todos estos aviones son impulsados por motores a propulsión subsónica que llegan a más de mach 2.

Clasificaciones de la ondas

Clasificación de las ondas:

Las ondas se clasifican por su naturaleza y la forma de propagarse:

1.-Por su naturaleza:

a)      Mecánicas: Son aquellas que para viajar necesitan de un medio físico (solido, líquido o gas). Se basan en la elasticidad de la materia.

Ejemplo: Una onda sísmica necesita un medio sólido (tierra) para propagarse. El sonido también se propaga, pero su medio normal es el gaseoso (aire)

b)      Electromagnéticas: Son ellas que para poder viajar no necesitan de un medio físico. Son ondas creadas por campos eléctricos y magnéticos variables.

Ejemplo:La luz visible, los rayos X y las microondas.

2.-Por su forma de propagarse:

a.       Transversales: Son aquellas en las cuales la dirección de propagación es perpendicular a la dirección de la vibración.

Ejemplo: Las ondas superficiales del agua, cuerdas de guitarra.

b.      Longitudinales: Son aquellas en las cuales las partículas vibran en la misma dirección de propagación.

Ejemplo: Sonido emitido por platillos de una batería. Estas perturbaciones hacen que las moléculas de aire oscilen en la misma dirección en que se propaga el sonido.

Rapidez de propagación

Velocidad de propagación de una onda

La velocidad de propagación de las ondas, es la velocidad con la cual viaja una onda. Ésta depende, de las propiedades del medio en el cual se produce la propagación. Para determinarla, se usa la siguiente fórmula: 
                                                                         V = λ * f
Donde:
V = Velocidad de propagación
λ = Longitud de onda (m)
 f = Frecuencia (Hz)

*Cabe aclarar, que no es el caso de las ondas electromagnéticas cuando se propagan en el vacío, ya que éstas, tienen una velocidad constante de 299.792,458 km/s


  

Concepto de onda

Onda:

Onda de agua

 Una onda es la propagación de una perturbación desde el punto en que se produjo, hasta el medio que rodea este punto. Las ondas pueden avanzar en un medio material e incluso, en el vacío. La propagación de una onda implica un transporte de energía sin transporte de materia.

El concepto puede ser entendido como el transporte de perturbaciones en el espacio donde se considera el espacio como el medio en que pueden producirse y propagarse.

Las ondas del agua son  un fenómeno que se puede ver y los efectos de las ondas sonoras se escuchan directamente con el oído.

Elementos de una onda

• Cresta o monte: Es el punto que ocupa la posición más alta de la onda.
• Valle: Es el punto por el que pasa la posición más baja de la onda.
• Nodo: Es el punto donde cruza la línea de equilibrio.
• Elongación: La distancia entre la posición de equilibrio y la posición en un instante determinado.
• Período: El intervalo de tiempo que presenta entre 2 crestas.
• Amplitud: Distancia vertical entre un monte y la línea de equilibrio.
• Longitud de onda: La distancia entre 2 crestas o 2 valles consecutivos.
• Onda completa: Es cuando todo el punto de oscilación ha tomado todos los valores positivos y negativos.