Fenómenos ondulatorios

1. PPTCANLCLC003001V3
Clase
Fenómenos ondulatorios
PPTCES033CB32-A17V1

2. Resumen de la clase anterior
La luz
Proviene de
fuentes
- Naturales
- Artificiales
- Primarias
- Secundarias
Posee
Naturaleza
dual
Onda
Electromagnética
y transversal
Del tipo
Se
Descompone
Ejemplo
Arcoíris
En un medio
material
Su rapidez
depende
de f.
En el vacío
Su rapidez
es "c" y no
depende de
f.
Transmite
Partícula

3. Aprendizajes esperados
• Comprender los fenómenos ondulatorios de reflexión, refracción,
resonancia, difracción, interferencia y absorción.
• Reconocer los fenómenos ondulatorios en las ondas de sonido y luz.
• Comprender que muchas situaciones de la vida cotidiana se relacionan
con fenómenos ondulatorios experimentados por la luz y/o el sonido.
• Aplicar los conceptos vistos a la resolución de problemas.

4. Pregunta oficial PSU
La persistencia de un sonido en un recinto cerrado, después de suprimida la fuente
sonora, se denomina
A) absorción.
B) transmisión.
C) reflexión.
D) reverberación.
E) interferencia.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de Admisión 2016, módulo común.

5. 1. Fenómenos ondulatorios
2. Reflexión
3. Refracción
4. Absorción
5. Difracción
6. Interferencia
7. Resonancia
Páginas del libro
desde la 128 a la 138,
y desde la 143 a la 144.

6. 1. Fenómenos ondulatorios
1.1 Definición
Los fenómenos ondulatorios son una serie de comportamientos que todas las
ondas experimentan, sin importar su tipo o naturaleza.

7. 2. Reflexión
2.1 Definición - ley de la reflexión
Es el rebote de una onda sobre un cuerpo o superficie.
En la reflexión, la onda usualmente cambia la dirección en la que viaja, pero no
cambia de medio de propagación.
i r
 

Ángulo de incidencia
Ángulo de reflexión

8. 2.2 Reflexión en el sonido y la luz
Reflexión del sonido
El sonido puede reflejarse o “rebotar”
al incidir sobre una superficie.
A la reflexión de una onda sonora
solemos llamarla “eco”.
Para que el eco se produzca con
claridad, el emisor debe estar ubicado
al menos a 17 [m] de la superficie
reflectora.
Reflexión de la luz
Cuando la luz rebota sobre una
superficie pueden producirse dos tipos
de reflexión.
1. Especular
2. Difusa
2. Reflexión

9. 2.3 Reverberación del sonido
La reverberación es la prolongación de un sonido después de extinguida
la fuente sonora, debido a sucesivas reflexiones.
2. Reflexión
Sala con
reverberación
Sala sin
reverberación

10. 13. Los rayos de la figura representan dos ondas incidiendo sobre una superficie
lisa.
Respecto de esta situación, es correcto afirmar que
I) el ángulo de reflexión de R es menor que el de P.
II) el ángulo de reflexión de R es 30º.
III) el ángulo de reflexión de P es 30º.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y II
E) Solo I y III
Ejercicio 13 guía: Fenómenos ondulatorios
Ejercicio
D
Comprensión

11. 3. Refracción
3.1 Definición
Es el cambio en la dirección de propagación que experimenta una onda cuando
se transmite a un medio diferente, con un ángulo de incidencia distinto de 0º.
La refracción se relaciona con un cambio en la rapidez de propagación de la onda.
En la refracción, la onda cambia de medio de propagación.

12. 3.2 Refracción en el sonido y la luz
Refracción del sonido en la atmósfera
El sonido se propaga más rápidamente
en el aire caliente que en el aire frío, por
lo que tiende a “curvarse” en la
atmósfera.
Refracción de la luz
Recuerda que la refracción se produce
cuando la onda se transmite desde un
medio a otro diferente, con un ángulo de
incidencia distinto de 0º.
Día caluroso
Día frío
Si el rayo incide con
un ángulo distinto
de 0º, se produce
refracción.
Si el rayo de luz viaja en la
dirección de la normal
(ángulo de incidencia 0º), no
se produce refracción.
3. Refracción

13. 3.3 Ángulo de incidencia y ángulo de refracción
Aire
(medio 2)
Vidrio
(medio 1)
Aire (medio 1)
Agua (medio 2)
¿Cómo se comporta una onda al transmitirse desde un medio a otro diferente?
Veamos un ejemplo con un rayo de luz.
Si se transmite a un medio en donde su
velocidad de propagación disminuye,
el rayo se acerca a la normal.
N
αi
αr
Rayo que se transmite desde el aire al agua
Si se transmite a un medio en donde su
velocidad de propagación aumenta,
el rayo se aleja de la normal.
αi
N
αr
Rayo que se transmite desde el vidrio al aire
3. Refracción
La luz viaja más
lento en el agua
que en el aire.
La luz viaja más
rápido en el aire
que en el vidrio.
En general, el ángulo entre el rayo y la normal es mayor en aquel medio
en que la velocidad de la onda es también mayor.

14. 11. Cuando un rayo de luz pasa del aire al agua, es correcto afirmar que,
al refractarse,
I) la luz aumenta su velocidad de propagación.
II) el rayo se acerca a la normal.
III) la luz mantiene constante su frecuencia.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y III
E) Solo II y III
Ejercicio 11 guía: Fenómenos ondulatorios
E
Comprensión
Ejercicio

15. 3.4 Índice de refracción de un medio
El índice de refracción “n”, o refringencia de un medio, es un número que
indica la resistencia que presenta el medio a ser recorrido por la luz.
Corresponde al cociente entre la rapidez de la luz en el vacío “c” y la rapidez
de la luz en el medio en el cual se propaga.
Es un número “adimensional”, es decir, no tiene unidades.
medio
c
n
v
 Donde:
c : rapidez de la luz en el vacío (300.000 )
vmedio : rapidez de la luz en el medio
km
s
Índice de refracción
3. Refracción

16. 3.5 Reflexión interna total de la luz
3. Refracción
• Este fenómeno solo ocurre si la luz viaja desde un medio más denso a
uno menos denso, es decir, para el ejemplo, si n2 > n1.
• Si el ángulo de incidencia alcanza el valor crítico (α), se produce una
refracción rasante, en donde el ángulo de refracción es 90º.
• Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico (β > α), el rayo
se refleja en la superficie de separación entre ambos medios; esta
superficie actúa como un espejo en donde la luz rebota.
Refracción interna
Reflexión interna total
Refracción rasante
β β
β > α
α
n1
n2
n1
n2
https://www.youtube.com/watch?v=BMG8Stpn1uc&t=14s

17. 3.5 Reflexión interna total de la luz
N
3. Refracción
Trozo de vidrio

18. 3.6 Efectos de la refracción de la luz
La refracción es causante de varias ilusiones ópticas. Una muy común es el
quiebre aparente de un lápiz parcialmente sumergido en el agua; esto se debe a
que la luz, al viajar por distintos medios, viaja en direcciones distintas,
haciéndonos ver el lápiz como si estuviera “doblado”.
Al mirar un objeto en el
agua, la refracción produce
que lo veamos en una
posición “irreal”.
3. Refracción

19. 3.6 Efectos de la refracción de la luz
Refracción de la luz en la atmósfera: espejismos
Durante el día, el aire a diferentes alturas en la atmósfera se encuentra a distintas
temperaturas, por lo que su densidad varía de una capa de aire a otra. Esto hace
que al ir atravesando distintas capas, la luz se vaya refractando, “curvándose” y
produciendo “imágenes invertidas” como “reflejos” de los objetos lejanos. Son los
llamados “espejismos”.
N
3. Refracción

20. 17. Dentro de las condiciones necesarias para que el fenómeno de reflexión
interna total ocurra está(n) que
I) el ángulo de incidencia sea igual al ángulo límite.
II) el haz de luz viaje hacia un medio de menor índice de refracción.
III) el haz de luz viaje hacia un medio de mayor densidad.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo I y III
E) I, II y III
B
Reconocimiento
Ejercicio 17 guía: Fenómenos ondulatorios
Ejercicio

21. 3.7 Un fenómeno conocido: la dispersión
¿Recuerdas el fenómeno de “dispersión de la luz blanca”?
¿Podrías explicar por qué los rayos de distinta frecuencia que
componen la luz blanca se separan en el prisma?
Ondas de menor
frecuencia.
Ondas de mayor
frecuencia.
Prisma de cristal
3. Refracción

22. 4. Absorción
4.1 Definición
Es la capacidad que poseen algunos materiales para absorber ondas.
Mientras mayor es la capacidad de un material para absorber ondas, menor es su
capacidad para reflejarlas.
Absorción del sonido
Para las onda de sonido, un material será
mejor absorbente mientras menos
denso y más blando sea, como por
ejemplo, alfombras, cortinas y espumas.
Los sonidos más agudos son
absorbidos con mayor facilidad que los
más graves.
Absorción de la luz
Al ser iluminados, los cuerpos absorben
algunas ondas y reflejan otras. Esto
produce que percibamos los colores.
Si el cuerpo es capaz de reflejar todas
las ondas, al iluminarlo con luz blanca lo
vemos blanco; si las absorbe todas, al
iluminarlo con cualquier color de luz, lo
vemos negro.
La absorción de ondas de
luz produce un aumento
de temperatura en los
cuerpos.

23. 4.2 Un ejemplo de absorción del sonido
4. Absorción
¿Por qué las salas de cine están recubiertas con alfombras y cortinas?
Una cámara anecoica es una sala especialmente diseñada para absorber el
sonido que incide sobre las paredes, el suelo y el techo, anulando los efectos
de eco y reverberación.
Las salas de grabación y los cines son ejemplos de cámaras anecoicas.

24. 5. Difracción
5.1 Definición
Es la propiedad que posee una onda de rodear los objetos que se
encuentran en su camino, para continuar propagándose. Fíjate en las
siguientes imágenes.
Olas del mar difractándose en la costa.
Ondas de radio difractándose en un cerro.

25. 5.2 Difracción del sonido y la luz
Difracción del sonido
Cuando el sonido se encuentra con objetos en su camino, los rodea y
continúa su propagación.
La persona B puede escuchar a la
persona A, en virtud de que el sonido
emitido por A rodea el muro y llega al
oído de B.
La persona de la figura puede
escuchar una conversación a través
de la puerta debido a que el sonido
se difracta por las rendijas.
5. Difracción
El sonido puede experimentar difracción en bordes y en rendijas.

26. 5.3 Difracción del sonido y la luz
Zona de umbra
(sombra).
Zona de penumbra
( casi - sombra).
Difracción de la luz
La luz, como toda onda, experimenta difracción. En la figura de la izquierda, la
luz es capaz de “rodear” los bordes de los objetos, creando zonas de “umbra” y
“penumbra”.
La luz también puede pasar
a través de una rendija.
Al igual que el sonido, la luz se difracta en bordes y rendijas.
5. Difracción

27. 6. Interferencia
6.1 Definición
Es el efecto que produce la superposición de dos o más ondas.
Si las ondas están en “fase”, la interferencia se
denomina “constructiva”. En este caso, la amplitud
de la onda resultante es la suma de las amplitudes
individuales de cada onda.
A B
A+B
A
B
Interferencia constructiva
A
B
A+B
A
B
Interferencia destructiva
Si las ondas están en “desfase”, la interferencia
se denomina “destructiva”. En este caso, la
amplitud de la onda resultante es la resta de las
amplitudes individuales de cada onda.
Observa los siguientes ejemplos con ondas en una cuerda.
Ambos casos son extremos. Lo más común es que en la interferencia se
dé una combinación de ellos.

28. 6.2 Interferencia en el sonido
Los sonidos se pueden interferir, modificándose la amplitud de la onda sonora
resultante.
Un caso interesante de interferencia destructiva es la “cancelación activa de
ruido”, mediante la generación de un sonido de frecuencia específica para producir
“silencio” en los audífonos del piloto de un avión.
Ruido
Silencio
6. Interferencia
En el caso de un estadio o un coro, las voces se “suman” interfiriéndose
“constructivamente”.

29. 6.3 Interferencia en la luz
Si ilumináramos un punto sobre una pantalla, con dos fuentes de luz al mismo
tiempo…¿sería posible crear zonas de oscuridad?
Observa el experimento realizado por Thomas Young, en 1801. Con esta experiencia se
pudo demostrar que la luz se podía interferir constructiva y destructivamente, y
que, por lo tanto, era una onda.
Experimento de la doble rendija
Zonas de luz (interf. constructiva) y oscuridad (interf. destructiva) que
se pueden ver en la pantalla.
¿Luz + luz = sombra?
6. Interferencia

30. 7. Resonancia
7.1 Definición
Cuando un cuerpo es afectado por ondas sonoras, dependiendo de las características
del cuerpo y de la frecuencia de las ondas, podría experimentar resonancia.
La resonancia es la vibración y/o el refuerzo en la amplitud de vibración que
experimenta un cuerpo cuando se ve afectado por otra vibración o sonido de su
misma frecuencia.
• La resonancia produce un “aumento en la intensidad” de los sonidos.
Los instrumentos acústicos poseen
“cajas de resonancia” para obtener
mayor volumen.
Nuestro pecho, garganta y cavidades buconasales son
“cajas de resonancia” naturales.

31. Cápsula de síntesis
Para complementar el contenido de esta clase, haz click en la
siguiente cápsula...
https://www.youtube.com/watch?v=mAfqtDF20rM

32. 23. Un niño que se sitúa entre dos parlantes que emiten música (bajo condiciones
bien específicas) se da cuenta de que existe una zona en particular en la cual se
produce “silencio”. Este efecto se debe al fenómeno de
A) difracción del sonido.
B) reflexión del sonido.
C) resonancia.
D) interferencia del sonido.
E) reverberación.
D
Comprensión
Ejercicio 23 guía: Fenómenos ondulatorios
Ejercicio

33. Pregunta oficial PSU
La persistencia de un sonido en un recinto cerrado, después de suprimida la fuente
sonora, se denomina
A) absorción.
B) transmisión.
C) reflexión.
D) reverberación.
E) interferencia.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Proceso de Admisión 2016, módulo común.
D
Reconocimiento

34. Síntesis de la clase
Fenómenos
ondulatorios
Son
Reflexión Interferencia
Absorción
- En bordes
- En rendijas
Refracción Difracción
- Especular
- Difusa
- Eco
- Reverberación
- Percepción
de colores
- Cámaras
anecoicas
Reflexión
interna total
- Constructiva
- Destructiva
Resonancia
Aumenta el
volumen de
un sonido

35. Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
1 D La luz Comprensión
2 B El sonido Reconocimiento
3 C El sonido Comprensión
4 B La luz Comprensión
5 E El sonido Aplicación
6 B El sonido Aplicación
7 D El sonido Aplicación
8 D El sonido ASE
9 D El sonido ASE
10 E La luz Comprensión
11 E La luz Comprensión
12 B El sonido Comprensión

36. Tabla de corrección
Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad
13 D El sonido Comprensión
14 A La luz Aplicación
15 A El sonido Comprensión
16 E La luz Reconocimiento
17 B La luz Reconocimiento
18 D El sonido Aplicación
19 E El sonido Reconocimiento
20 E La luz Comprensión
21 C La luz Comprensión
22 C La luz ASE
23 D El sonido Comprensión
24 C La luz Aplicación
25 D La luz ASE

37. En la próxima sesión estudiaremos
Imágenes en espejos y lentes
Prepara tu próxima clase

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Equipo Editorial Área Ciencias: Física