| PRINCIPIO
DE HUYGENS TEORÍA PARA EXPLICAR LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS Vamos a ver la construcción de la propagación de las ondas materiales utilizando el método descubierto por Huygens. Este método explica como podemos construir un frente de ondas conociendo el frente en un instante anterior. Vamos a aplicarlo a la propagación de la onda tanto en la reflexión como en la refracción. Como ejemplo para explicarlo se utiliza la luz (a pesar de que no es una onda material), porque en el tiempo en que se enunció esta teoría se creía que la luz necesitaba para propagarse partículas que vibraran a su paso. Introduciremos los conceptos utilizados en óptica geométrica CONSTRUCCION 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 la propagación de las ondas que consiste en suponer
que, en un momento dado, todos los infinitos puntos de un frente 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 explicacion
suponiendo la emisión en todas direcciones). El nuevo frente (frente secundario) está
formado por la envolente que une los puntos a los que llega simultáneamente la
perturbación originada por esos puntos emisores clónicos del inicial. CONSTRUCCIÓN DE UNA ONDA REFLEJADA y REFRACTADA Cuando el extremo del frente de ondas llega a la separación de los dos medios, la partícula del medio 2 sobre la que incide se pone a emitir radialmente, pero con distintas velocidades en cada medio (en la figura de esta página más abajo, menor velocidad en el medio 2) por lo que produce dos semicírculos desiguales. Poco a poco el frente va llegando a todas las partículas del medio 2 y se ponen a repetir la emisión de la primera. Le envolvente de las ondas que retornan al primer medio es el frente de la onda reflejada . La envolvente, en un intante dado, de las ondas que se propagan en el segundo medio es el frente de ondas de la onda refractada. FRENTE DE ONDA Y RAYO Se define el frente de onda como la superficie envolvente a donde llega la onda en un momento dado. Puede tener diferentes formas: en las ondas planas que se propagan por la superficie del agua será una línea recta, en las circulares, que también podemos crear en al superficie del agua, será una circunferencia y en las sonoras (como las que se producen una explosión) será una esfera.
La línea imaginaria perpendicular al frente de ondas se llama rayo. ÁNGULO DE INCIDENCIA Y ÁNGULO DE REFRACCIÓN Se llama ángulo de incidencia -i- al formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo. El ángulo de reflexión sera el formado por el rayo reflejado y la normal. El ángulo de refracción -r'- es le formado por el rayo refractado y la normal. INDICE DE REFRACCIÓN LUZ-n- Se llama índice de refracción "n" al cociente entre la velocidad de la luz en un medio y la velocidad de la luz en el vacío "c". Los valores de "n" son siempre números adimensionales mayores que 1. Instrucciones de manejo del applet Las explicaciones para cada uno de los pasos (etapas) sucesivos van apareciendo en el cuadro de texto del margen derecho . Cuando se termina un paso, pulse el botón "Siguiente Paso". Puede pararse o reanudar la simulación mediante el botón "Pausa / Reanuda". Hay tres campos para texto donde se pueden variarse los valores de los índices de refracción así como el ángulo de incidencia (recuerda que debes pulsar retorno para que acepte el valor introducido). El medio con menor índice de refracción (mayor velocidad de fase) se visualiza en amarillo y el de mayor "n" en verde. Realización práctica Realiza y obseva lo siguiente: 1.- Puedes pulsar "siguiente paso" antes de que la onda incidente llegue a todos los puntos. En el paso dos, y cuando empiecen a emitir los primeros puntos, pulsa "pausa" y luego "reanuda" para seguir lentamente los cambios . 2.- En el paso uno puedes ver el frente de ondas y en el dos la emisión de los puntos aplicando Huygens. En el tres el concepto de frente de ondas y en el cuatro el rayo - perpendicular al frente-. 3- Pudes variar los índices de los medios 1 y 2 y el ángulo de incidencia (para cambiarlos escribe el nuevo valor y pulsa return). Observa como varían los ángulos de los rayos reflejado y refractado con al normal. |
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