UNIVERSIDAD NACIONAL “JORGE BASADRE GROHMANN”

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

FÍSICA II - 2021
FÍSICA II
UNIDAD I: TEMA 2
MOVIMIENTO ONDULATORIO

PRESENTADO POR: PROF. DR. EDUARDO RODRÍGUEZ DELGADO 1

1. MOVIMIENTO ONDULATORIO
¿Qué es un movimiento ondulatorio?

Proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de

materia mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la
trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico u oscilatorio
alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de
aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, o de moléculas de agua
(como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una
cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su
posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua.
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2. ONDA
¿Qué es una onda?
• Es una perturbación de alguna
propiedad de un medio, que se propaga a
través del espacio transportando energía
¿Qué se perturba?
• El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire,
agua, un trozo de cuerda o metal, e incluso el espacio o vacío

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3. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA ONDA
LONGITUD DE ONDA ()
Distancia entre dos puntos cuyo estado de movimiento es A
idéntico, como por ejemplo crestas o valles adyacentes.
AMPLITUD (A)
Es el valor máximo que adquiere una variable en un
fenómeno oscilatorio
FRECUENCIA (f)
Número de veces que se repite cualquier fenómeno o suceso
periódico en una unidad de tiempo

PERIODO (T)

El periodo, T, es igual a 1/f y es el tiempo transcurrido entre dos

crestas sucesivas que pasan por el mismo punto en el espacio.
 4. CLASIFICACION DE LAS ONDAS
Ondas mecánicas:
Necesitan medio de propagación,
propagan energía mecánica.

Ondas electromagnéticas:
A. Según el medio en No necesitan medio de propagación, son el resultado de
la interferencia entre campos eléctricos y magnéticos
que se propagan variables y perpendiculares entre si, propagan energía
electromagnética y viajan a la velocidad de la luz
4. CLASIFICACION DE LAS ONDAS
Ondas longitudinales:
Movimiento de las partículas producido por la
perturbación es paralelo a la dirección de
propagación de la onda
B. Según la
dirección de la
perturbación

Ondas transversales:
Las partículas se mueven perpendicularmente a
la dirección de propagación de la onda.
4. CLASIFICACION DE LAS ONDAS
Ondas unidimensionales:
Ondas en cuerdas

C. Según el
número de Ondas bidimensionales:
direcciones en Ondas en estanques
que se propagan

Ondas tridimensionales:
Ondas de sonido, luz
5. ECUACION DE ONDA
Si la onda se mueve hacia la derecha con una rapidez v, la función de onda en algún tiempo
posterior t es:

Si la onda viajara hacia la izquierda, la cantidad x-vt se sustituiría por x+vt . Por definición,
la onda viaja a través de un desplazamiento ∆x igual a una longitud de onda λ en un
intervalo de tiempo ∆t de un periodo T. Por tanto, la rapidez de onda, la longitud de onda y
el periodo se relacionan mediante la expresión

Al sustituir esta expresión para v en la ecuación anterior se obtiene

Esta forma de la función de onda muestra la naturaleza periódica de y.

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5. ECUACION DE ONDA
La función de onda se expresa en una forma conveniente al definir otras dos cantidades, el
número de onda angular k (por lo general simplemente llamado número de onda) y la
frecuencia angular ω

Al usar estas definiciones, la función de onda se puede escribir en la forma más compacta

Esta ecuación supone que la posición vertical y de un elemento del medio es cero en x = 0 y t
= 0. Este no necesita ser el caso. Si no lo es, la función de onda por lo general se expresa en
la forma; donde Ф es la constante de fase.

Al usar estas ecuaciones, la rapidez de onda v se expresa en las formas alternativas:

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6. ONDAS SINUSOIDALES EN CUERDAS

Un elemento en el punto P (o cualquier otro elemento de la cuerda) se mueve sólo

verticalmente, y de este modo su coordenada x permanece constante. Por lo tanto, la rapidez
transversal vy (no confundir con la rapidez de onda v) y la aceleración transversal ay de los
elementos de la cuerda son

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6. ONDAS SINUSOIDALES EN CUERDAS
Los valores máximos de la rapidez transversal y la aceleración transversal son simplemente
los valores absolutos de los coeficientes de las funciones coseno y seno:

RAPIDEZ DE LA ONDA EN CUERDAS

Si la tensión en la cuerda es T y su masa por unidad de longitud es µ, la rapidez de onda, es:

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7. TRANSPORTE DE ENERGIA EN EL MOVIMIENTO ONDULATORIO
Las ondas transportan energía a través de un medio mientras se propagan.

A medida que la onda se mueve a lo largo de la cuerda, una cantidad de energía pasa por
un punto determinado en la cuerda durante un intervalo de tiempo de un periodo de la
oscilación. Por lo tanto, la potencia , o rapidez de transferencia de energía asociada con la
onda mecánica, es

la rapidez de transferencia de energía en cualquier onda sinusoidal es proporcional al

cuadrado de la frecuencia angular y al cuadrado de la amplitud.
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8. ONDAS SONORAS
➢ Las ondas sonoras viajan a través de cualquier medio material con una rapidez que depende
de las propiedades del medio. A medida que las ondas sonoras viajan a través del aire, los
elementos del aire vibran para producir cambios en densidad y presión a lo largo de la
dirección del movimiento de la onda.
➢ Si la fuente de las ondas sonoras vibra sinusoidalmente, las variaciones de presión también son
sinusoidales. La descripción matemática de las ondas sonoras sinusoidales es muy parecida a
las ondas sinusoidales en cuerdas, que se explicaron anteriormente
➢ Las ondas sonoras se dividen en tres categorías que cubren diferentes intervalos de frecuencia.
1) Las ondas audibles se encuentran dentro del intervalo de sensibilidad del oído humano. Es
posible generarlas en una variedad de formas, como de instrumentos musicales, voces humanas
o bocinas. 2) Las ondas infrasónicas tienen frecuencias por abajo del intervalo audible. Los
elefantes usan ondas infrasónicas para comunicarse mutuamente, aun cuando estén separados
por varios kilómetros. 3) Las ondas ultrasónicas tienen frecuencias por arriba del alcance
audible. Es posible que usted haya usado silbatos “silenciosos” para llamar a su perro. Los
perros escuchan el sonido ultrasónico que emite este silbato, para los humanos es imposible
detectarlo. Las ondas ultrasónicas también se usan para la formación de imagen médica.
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8. ONDAS SONORAS
En la figura se describe gráficamente el origen de un pulso
longitudinal unidimensional móvil a través de un tubo largo que
contiene un gas compresible:
La rapidez de las ondas sonoras en un medio depende de la
compresibilidad y la densidad del medio; si éste es un líquido o un gas
y tiene un módulo volumétrico B y densidad ρ, la rapidez de las ondas
sonoras en dicho medio eso es:

La deformación volumétrica es igual al cambio en volumen ∆V

dividido por el volumen inicial Vi . Por lo tanto, una compresión
volumétrica se caracteriza en términos del módulo volumétrico, que se
define como
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8. ONDAS SONORAS
La tabla proporciona la rapidez del sonido en materiales diferentes.

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9. ONDAS SONORAS PERIÓDICAS
La rapidez del sonido también depende de la temperatura del medio. La relación entre la
rapidez de la onda y la temperatura del aire, para sonido que viaja a través del aire, es

donde 331 m/s es la rapidez del sonido en aire a 0°C y Tc es la temperatura del aire en
grados Celsius. Con esta ecuación, uno encuentra que, a 20°C, la rapidez del sonido en el
aire es aproximadamente 343 m/s.
Esta información proporciona una forma conveniente de estimar la distancia de una
tormenta. Primero cuente el número de segundos entre ver el destello del relámpago y
escuchar el trueno. Dividir este tiempo entre 3 da la distancia aproximada al relámpago en
kilómetros, porque 343 m/s es aproximadamente 1/3 km/s. Dividir el tiempo en segundos
entre 5 da la distancia aproximada al relámpago en millas, porque la rapidez del sonido es
aproximadamente 1/5 mi/s.
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9. ONDAS SONORAS PERIÓDICAS
Uno puede producir una onda sonora periódica unidimensional en un tubo
largo delgado que contenga un gas, mediante un pistón en oscilación en un
extremo, como se muestra en la fig.
Si s(x, t) es la posición de un elemento pequeño en relación con su posición
de equilibrio, se puede expresar esta función de posición armónica como

donde smáx es la posición máxima del elemento relativo al equilibrio. Este

parámetro se llama amplitud de desplazamiento de la onda

La variación en la presión del gas ∆P observada desde el valor de

equilibrio también es periódica y se puede expresar de la forma:

donde la amplitud de presión ∆Pmáx, que es el cambio máximo en presión

desde el valor de equilibrio, se proporciona por

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10. ONDA DE PRESIÓN
Se considera que una onda sonora es una onda de
desplazamiento o una onda de presión. Una comparación de las
ecuaciones

muestra que la onda de presión está 90° fuera de fase con la

onda de desplazamiento. En la fig. se muestran gráficas de estas
funciones. La variación de presión es un máximo cuando el
desplazamiento desde el equilibrio es cero, y el desplazamiento
desde el equilibrio es un máximo cuando la variación de presión
es cero.

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11. INTENSIDAD DE ONDAS SONORAS
Anteriormente se demostró que una onda que viaja sobre una cuerda tensa transporta
energía, lo mismo se aplica a ondas sonoras. La rapidez de transferencia de energía para
una onda sobre una cuerda muestra que la energía cinética en una longitud de onda de la
onda sonora es

La energía potencial total para una longitud de onda tiene el mismo valor que la energía
cinética total; por lo tanto, la energía mecánica total para una longitud de onda es

A medida que la onda sonora se mueve a través del aire, esta cantidad de energía pasa
por un punto determinado durante un periodo de oscilación. Por tanto, la rapidez de
transferencia de energía es

donde v es la rapidez del sonido en el aire.

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11. INTENSIDAD DE ONDAS SONORAS
La intensidad I de una onda, o la potencia por cada unidad de área, se define como la
rapidez a la cual la energía transportada por la onda se transfiere a través de una
unidad de área A perpendicular a la dirección de viaje de la onda

En este caso, la intensidad es:

En consecuencia, la intensidad de una onda sonora periódica es proporcional al cuadrado

de la amplitud de desplazamiento y al cuadrado de la frecuencia angular. Esta expresión
también se puede escribir en términos de la amplitud de presión ∆Pmáx; en este caso, se usa
la ecuación de la ∆Pmáx para obtener:

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12. ONDAS ESFÉRICAS
Considere una fuente puntual que emite ondas sonoras por igual
en todas direcciones. A partir de la experiencia cotidiana, se
sabe que la intensidad del sonido disminuye conforme uno se
aleja de la fuente. Cuando una fuente emite sonido por igual en
todas direcciones, el resultado es una onda esférica. La fig.
muestra estas ondas esféricas como una serie de arcos circulares
concéntricos con la fuente. Cada arco representa una superficie
sobre la cual es constante la fase de la onda. A tal superficie de
fase constante se le llama frente de onda. La distancia entre
frentes de onda adyacentes que tienen la misma fase es la
longitud de onda λ de la onda. Las líneas radiales que se dirigen
hacia afuera desde la fuente se llaman rayos. La potencia
promedio ℘prom emitida por la fuente debe tener una distribución
uniforme sobre cada frente de onda esférica de área 4πr2. Por
tanto, la intensidad de la onda a una distancia r de la fuente es
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13. NIVEL SONORO EN DECIBELES
Es el amplio el intervalo de intensidades que puede detectar el oído humano. Ya que este
intervalo es tan amplio, es conveniente usar una escala logarítmica, donde el nivel sonoro ß
(letra griega beta) se define mediante la ecuación

La constante I0 es la intensidad de referencia, considerada como el umbral de audición (I0

1.00 x 1012 W/m2 ) e I es la intensidad en watts por cada metro cuadrado a la que
corresponde el nivel de sonido ß, donde ß se mide en decibeles (dB). En esta escala, el
umbral de dolor (I = 1.00 W/m2 ) corresponde a un nivel sonoro de ß = 10log((1
W/m2)/10-12 W/m2 = 10 log (1012) =120 dB, y el umbral de audición corresponde a ß
= 10 log ((10-12 W/m2)/810-12 W/m2)) = 0 dB.

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13. NIVEL SONORO EN DECIBELES
La exposición prolongada a niveles sonoros altos puede dañar
seriamente el oído humano. Siempre que los niveles sonoros
superen los 90 dB, se recomienda el uso de tapones de oídos.
Evidencia reciente sugiere que la “contaminación acústica”
puede ser un factor que contribuye a la presión arterial alta,
ansiedad y nerviosismo. La tabla presenta algunos niveles
sonoros representativos.

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14. EFECTO DOPPLER
Tal vez haya notado cómo varía el sonido del claxon de un vehículo a medida que éste se
aleja. La frecuencia del sonido que escucha mientras el vehículo se aproxima a usted es más
alta que la frecuencia que escucha mientras se aleja. Esta experiencia es un ejemplo del
efecto Doppler.

En general, siempre que un observador se mueva con una rapidez vO en relación con una
fuente estable, la frecuencia escuchada por el observador se conoce por la ecuación

con una convención de signo: un valor positivo para vO cuando el observador se mueve
hacia la fuente, y un valor negativo cuando el observador se mueve alejándose de la
fuente.
De la misma forma, para la fuente móvil:

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14. EFECTO DOPPLER
Por último, al combinar ecuaciones se obtiene la siguiente correspondencia general para
la frecuencia observada:

En esta expresión los signos para los valores sustituidos para vO y vS dependen de la
dirección de la velocidad. Un valor positivo se usa para movimiento del observador o la
fuente hacia el otro (asociado con un aumento en la frecuencia observada), y un valor
negativo se usa para movimiento de uno alejándose del otro (asociado con una disminución
en la frecuencia observada). Aunque el efecto Doppler se experimenta más comúnmente con
ondas sonoras, es un fenómeno común a todas las ondas. Por ejemplo, el movimiento relativo
de la fuente y el observador produce un corrimiento de frecuencia en las ondas luminosas. El
efecto Doppler se usa en los sistemas de radar policiacos para medir la rapidez de los
vehículos automotores. Del mismo modo, los astrónomos usan el efecto para determinar la
rapidez de estrellas, galaxias y otros objetos celestes en relación con la Tierra.
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15. ONDAS ELECTROMAGNETICAS PLANAS

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15. ONDAS ELECTROMAGNETICAS PLANAS

Cada onda simple que conforma una onda electromagnética se puede considerar de la forma:

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15. ONDAS ELECTROMAGNETICAS PLANAS

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16. EL ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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16. EL ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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16. EL ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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16. EL ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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16. EL ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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17. NATURALEZA DE LA LUZ
➢ Antes de iniciar el siglo XIX, la luz era considerada un flujo de partículas que eran
emitidas por un objeto observado o emanaban de los ojos del observador. Newton,
principal arquitecto del modelo de las partículas de la luz, afirmaba que éstas eran
emitidas por una fuente luminosa y que estimulaban el sentido de la vista al entrar en los
ojos del observador. Con esta idea pudo explicar la reflexión y la refracción. La mayoría
de los científicos aceptó esta teoría.
➢ De cualquier modo, durante su vida, Newton se propuso otra idea que sostenía que la luz
podría ser una clase de movimiento ondulatorio. En 1678, el físico y astrónomo holandés
Christian Huygens demostró que una teoría de ondas de luz podría también explicar la
reflexión y la refracción.
➢ En 1801, Thomas Young (1773-1829) dio la primera demostración clara de la naturaleza
ondulatoria de la luz. Demostró que, bajo condiciones apropiadas, los rayos de luz se
interfieren unos con otros. Tal comportamiento no podía ser explicado en aquel tiempo por
una teoría de partículas porque no había forma imaginable en que dos o más partículas
pudieran unirse y cancelarse entre sí.
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17. NATURALEZA DE LA LUZ
➢ Desarrollos adicionales durante el siglo XIX condujeron a la aceptación general del
modelo de onda de la luz, el resultado más importante de la obra de Maxwell, quien en
1873 afirmó que la luz era una forma de onda electromagnética de alta frecuencia. Como
se explico en el tema anterior, Hertz proporcionó información experimental de la teoría de
Maxwell en 1887 al producir y detectar ondas electromagnéticas.
➢ Aun cuando el modelo ondulatorio y la teoría clásica de electricidad y magnetismo podían
explicar la mayoría de las propiedades de la luz, no pueden explicar ciertos experimentos
consecutivos. El más notable de éstos es el efecto fotoeléctrico, también descubierto por
Hertz: cuando incide luz sobre una superficie metálica, a veces se expulsan electrones de
la superficie. Como ejemplo de las dificultades que surgieron, algunos experimentos
demostraron que la energía cinética de un electrón expulsado es independiente de la
intensidad de la luz. Este hallazgo contradijo el modelo de onda, que sostenía que un haz
luminoso más intenso adiciona más energía al electrón. Einstein propuso una explicación
del efecto fotoeléctrico en 1905 aplicando un modelo de acuerdo con el concepto de
cuantización desarrollado por Max Planck (1858-1947) en 1900.
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17. NATURALEZA DE LA LUZ
➢ El modelo de cuantización supone que la energía de una onda luminosa está presente en
partículas llamadas fotones; por tanto, se dice que la energía está cuantizada. Según la
teoría de Einstein, la energía de un fotón es proporcional a la frecuencia de la onda
electromagnética:

teoria debido a estos desarrollos, debe considerar que la luz tiene doble naturaleza: en
algunos casos exhibe características de una onda y en otras de una partícula. La luz es luz,
esto es seguro. De cualquier modo, la pregunta “¿se trata de una onda o de una partícula?”
es inapropiada. A veces la luz actúa como onda y otras veces como partícula. En lo que
sigue se investiga la naturaleza ondulatoria de la luz.

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18. MEDICIONES DE LA RAPIDEZ DE LA LUZ
➢ La luz se desplaza con una rapidez tan alta (c = 3,00 x 10 8 m/s) que los primeros intentos
por medirla fracasaron.
➢ Galileo intentó medirla colocando dos observadores en torres separadas
aproximadamente 10 km. Cada observador llevaba una linterna. Un observador la abriría
primero y luego lo haría el otro al momento de ver la luz. Galileo explicó que, si conocía
el tiempo de tránsito de los rayos de luz de una linterna a la otra y la distancia entre las
dos linternas, podría obtener la rapidez. Sus resultados no fueron concluyentes. En la
actualidad (como concluyó Galileo) se sabe que es imposible medir la rapidez de la luz
de esta manera porque el tiempo de tránsito es mucho menor que el tiempo de reacción de
los observadores.

Método de Roemer
➢ En 1675, el astrónomo danés Ole Roemer (1644-1710) hizo la primera estimación exitosa
de la rapidez de la luz.
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18. MEDICIONES DE LA RAPIDEZ DE LA LUZ
➢ En la técnica de Roemer intervinieron
observaciones astronómicas de una de las lunas de
Júpiter, Io, que tiene un periodo de revolución
alrededor del planeta de aproximadamente 42,5 h.
El periodo de revolución de Júpiter alrededor del
Sol es de aproximadamente 12 años; por lo tanto,
cuando la tierra se mueve 90° alrededor del Sol,
Júpiter gira sólo ( 1/12)90° = 7,5°

➢ Con el uso de los datos de Roemer, Huygens

estimó que el límite inferior de la rapidez de la luz
era aproximadamente 2.3 % 108 m/s. Este
experimento es importante históricamente porque
demostró que la luz tiene una rapidez finita y
proporcionó una estimación de esta rapidez.
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18. MEDICIONES DE LA RAPIDEZ DE LA LUZ
Método de Fizeau
➢ El primer método exitoso para medir la rapidez
de la luz por medio de técnicas puramente
terrestres fue perfeccionado en 1849 por el
físico francés Armand H. L. Fizeau (1819-
1896).
➢ La figura 35.2 representa un diagrama
simplificado del aparato de Fizeau. El
procedimiento básico es medir el intervalo de
tiempo total durante el cual la luz viaja desde
cierto punto hacia a un espejo distante y de
regreso. Si d es la distancia entre la fuente de
luz (considerada en la posición de la rueda) y el
espejo, y si el intervalo de tiempo para un viaje
redondo es Δt, la rapidez de la luz es c=2d/Δt.
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18. MEDICIONES DE LA RAPIDEZ DE LA LUZ
➢ Para medir el tiempo de tránsito, Fizeau utilizó una rueda dentada giratoria, que
convierte un haz continuo de luz en una serie de pulsos luminosos. La rotación de esta
rueda controla lo que ve un observador en la fuente de luz.
➢ Por ejemplo, si el pulso que viaja hacia el espejo y pasa por la abertura en el punto A de
la figura 35.2 regresa a la rueda en el instante en que el diente B ha girado a su posición
para cubrir la trayectoria de retorno, el pulso no llegaría al observador. Con mayor
rapidez de rotación, la abertura en el punto C podría moverse a su posición para permitir
que el pulso reflejado llegue al observador. Al conocer la distancia d, el número de
dientes de la rueda y la rapidez angular de ésta, Fizeau llegó a un valor de 3.1 x 10 8
m/s. Mediciones similares hechas por otros investigadores dieron valores más precisos
para c, que llevó al valor actualmente aceptado de 2,997 9 = 10 8 m/s.

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19. LA ONDA BAJO REFLEXIÓN

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19. LA ONDA BAJO REFLEXIÓN
Considere un rayo de luz que viaja en el aire y que
incide a un ángulo en una superficie plana y lisa,
como se ve en la figura 35.6. Los rayos incidente y
reflejado forman ángulos θ1 y θ´1, respectivamente,
donde los ángulos se observan entre la normal y los
rayos. (La normal es una línea con trazo
perpendicular a la superficie en el punto donde el
rayo incidente cae en la superficie.) Experimentos y
teoría muestran que el ángulo de reflexión es igual
al ángulo de incidencia:

La correspondencia se denomina ley de reflexión.

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN
El rayo que penetra al segundo medio se dobla en la frontera y se dice que se refracta. El
rayo incidente, el rayo reflejado y el rayo refractado todos se encuentran en el mismo
plano. El ángulo de refracción, θ2 de la figura 35.10a, depende de las propiedades de los
dos medios y del ángulo de incidencia por medio de la correspondencia

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN

El descubrimiento experimental de esta correspondencia suele acreditarse a Willebrord

Snell (1591-1627), y por ello se conoce como ley de refracción de Snell. La refracción de
las ondas en una interfaz entre dos medios, es un fenómeno común y se puede identificar un
modelo de análisis para esta situación: la onda bajo refracción. La ecuación 35.8 es la
representación matemática de este modelo para la radiación electromagnéctica. Otras ondas,
como las sísmicas o las del sonido también muestran una refracción acorde a este modelo;
la representación matemática para estas ondas es la ecuación 35.3.
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20. LA ONDA BAJO REFRACCIÓN, EJEMPLO
La luz pasa a través de una lámina de material
con lados paralelos. ¿Qué ocurre cuando la luz
golpea un prisma con lados no paralelos,
como se muestra en la figura 35.16? En este
caso, el rayo saliente no se propaga en la
misma dirección que el rayo entrante. Un rayo
de luz de longitud de onda simple, incidente
en el prisma desde la izquierda, emerge a un
ángulo d de su dirección de viaje original.
Este ángulo d se llama ángulo de desviación.
El ángulo de punta / del prisma, que se
muestra en la figura, se define como el ángulo
entre la superficie a la que entra la luz en el
prisma y la segunda superficie que encuentra
la luz.
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21. DISPERSIÓN

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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA
Otra aplicación interesante de reflexión interna
total es el uso de varillas de vidrio o plástico
transparente para “transportar” luz de un lugar a
otro. Como se indica en la figura 35.28, la luz es
confinada a moverse dentro de una varilla,
incluso alrededor de curvas, como resultado de
reflexiones internas totales sucesivas. Este tubo
de luz es flexible si se emplean fibras delgadas
en lugar de varillas gruesas. Un tubo flexible de
luz se denomina fibra óptica. Si se utiliza un
cable de fibras paralelas para construir una línea
de transmisión óptica, se pueden transmitir
imágenes de un punto a otro. Esta técnica se
emplea en una importante industria conocida
como óptica de fibras.
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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

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22. REFLEXIÓN TOTAL INTERNA
Una fibra óptica práctica está formada por un núcleo transparente rodeado por un
revestimiento, material que tiene menor índice de refracción que el núcleo. La
combinación puede estar rodeada por un forro de plástico para evitar daños mecánicos. La
figura 35.29 muestra una vista lateral de esta construcción. Porque el índice de refracción
del revestimiento es menor que el del núcleo, la luz que se desplaza en éste experimenta
reflexión interna total si llega a la interfaz entre el núcleo y el revestimiento a un ángulo de
incidencia mayor al ángulo crítico. En este caso, la luz “rebota” a lo largo del núcleo de la
fibra óptica, perdiendo muy poco de su intensidad a medida que se desplaza.
Cualquier pérdida de intensidad en una fibra óptica se debe en esencia a reflexiones de los
dos extremos y a la absorción por el material de la fibra. Los dispositivos de fibras ópticas
son particularmente útiles para ver objetos en lugares inaccesibles. Por ejemplo, los
médicos a veces usan estos dispositivos para examinar órganos internos del cuerpo o
para realizar cirugía sin necesidad de grandes incisiones. Los cables de fibra óptica hoy en
día sustituyen el alambre de cobre y los cables coaxiales para telecomunicaciones debido a
que las fibras llevan un volumen mucho mayor de llamadas telefónicas u otras formas de
comunicación de lo que pueden hacerlo los alambres eléctricos. 5
MUCHAS GRACIAS