Ondas IV: fenómenos ondulatorios

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1 Ondas IV: fenómenos ondulatorios
PPTCES024CB32-A16V1 Clase Ondas IV: fenómenos ondulatorios

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

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 Págs.: Cap. 5

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
Pág. 124 Cap. 5 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. Ángulo de incidencia Ángulo de reflexión

8 2. Reflexión 2.2 Reflexión en el sonido y la luz Págs. 130, 139 Cap. 5
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

9 2. Reflexión 2.3 Reverberación del sonido
Pág. 131 Cap. 5 2.3 Reverberación del sonido La reverberación es la prolongación de un sonido después de extinguida la fuente sonora, debido a sucesivas reflexiones. Sala con reverberación Sala sin reverberación

10 D Ejercicio Comprensión
6. Los rayos de la figura representan dos ondas incidiendo sobre una superficie lisa. Respecto de esta situación, es correcto afirmar que el ángulo de reflexión de R es menor que el de P. el ángulo de reflexión de R es 30º. el ángulo de reflexión de P es 30º. Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III D Comprensión Ejercicio 6 guía Ondas IV: fenómenos ondulatorios

11 3. Refracción 3.1 Definición
Pág. 125 Cap. 5 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 Si el rayo incide con un ángulo distinto de 0º, se produce refracción.
Págs. 131, 144 Cap. 5 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.

13 3. Refracción 3.3 Ángulo de incidencia y ángulo de refracción
¿Cómo se comporta una onda al transmitirse desde un medio a otro diferente? Veamos un ejemplo con un rayo de luz. Rayo que se transmite desde el aire al agua Rayo que se transmite desde el vidrio al aire Aire (medio 1) Agua (medio 2) N Aire (medio 2) Vidrio (medio 1) N La luz viaja más lento en el agua que en el aire. αr αi αi αr La luz viaja más rápido en el aire que en el vidrio. Si se transmite a un medio en donde su velocidad de propagación disminuye, el rayo se acerca a la normal. Si se transmite a un medio en donde su velocidad de propagación aumenta, el rayo se aleja de la normal. 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 Ejercicio 3. Cuando un rayo de luz pasa del aire al agua, es correcto afirmar que, al refractarse, la luz aumenta su velocidad de propagación. el rayo se acerca a la normal. la luz mantiene constante su frecuencia. Solo I Solo II Solo III Solo I y III Solo II y III E Comprensión Ejercicio 3 guía Ondas IV: fenómenos ondulatorios

15 3. Refracción 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. Donde: c : rapidez de la luz en el vacío ( ) vmedio : rapidez de la luz en el medio. km s

16 3. Refracción 3.5 Reflexión interna total de la luz n1 n2 β α β > α
Pág. 147 Cap. 5 3.5 Reflexión interna total de la luz Reflexión interna total Refracción rasante β β > α α n1 n2 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. Refracción 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.

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

18 3. Refracción 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”.

19 3. Refracción N 3.6 Efectos de la refracción de la luz Cap. 5 Pág. 146
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

20 B Ejercicio Reconocimiento
12. Dentro de las condiciones necesarias para que el fenómeno de reflexión interna total ocurra está(n) que el ángulo de incidencia sea igual al ángulo límite. el haz de luz viaje hacia un medio de menor índice de refracción. el haz de luz viaje hacia un medio de mayor densidad. Solo I Solo II Solo III Solo I y III I, II y III B Reconocimiento Ejercicio 12 guía Ondas IV: fenómenos ondulatorios

21 3. Refracción 3.7 Un fenómeno conocido: la dispersión
¿Recuerdas el fenómeno de “dispersión de la luz blanca”? ¿Podrías explicar por qué motivo 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 Luz blanca

22 4. Absorción 4.1 Definición Cap. 5 Págs. 131, 147
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. La absorción de ondas de luz produce un aumento de temperatura en los cuerpos. 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.

23 4. Absorción 4.2 Un ejemplo de absorción del sonido
¿Por qué una sala de grabación casera es recubierta con cajas de huevo? ¿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
Pág. 126 Cap. 5 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. Difracción 5.2 Difracción del sonido y la luz Difracción del sonido
Pág. 132 Cap. 5 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. El sonido puede experimentar difracción en bordes y en rendijas.

26 La luz también puede pasar
5. Difracción Pág. 148 Cap. 5 5.3 Difracción del sonido y la luz 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”. Zona de umbra (sombra). Zona de penumbra ( casi - sombra). La luz también puede pasar a través de una rendija. Al igual que el sonido, la luz se difracta en bordes y rendijas.

27 6. Interferencia 6.1 Definición Pág. 126 Cap. 5 A B A+B A B A+B
Es el efecto que produce la superposición de dos o más ondas. Observa los siguientes ejemplos con ondas en una cuerda. 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 Interferencia constructiva 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. Ambos casos son extremos. Lo más común es que en la interferencia se de una combinación de ellos.

28 Goooooooooooooooooolll!!! OoooooooHHH!!!
6. Interferencia 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 deruido”, mediante la generación de un sonido de frecuencia específica para producir “silencio” en los audífonos del piloto de un avión. En el caso de un estadio o un coro, las voces se “suman” interfiriéndose “constructivamente”. Goooooooooooooooooolll!!! OoooooooHHH!!! Ruido Silencio

29 6. Interferencia 6.3 Interferencia en la luz ¿Luz + luz = sombra?
Pág. 149 Cap. 5 6.3 Interferencia en la luz ¿Luz + luz = sombra? 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 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.

30 7. Resonancia 7.1 Definición
Pág. 132 Cap. 5 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 D Ejercicio Comprensión
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 difracción del sonido. reflexión del sonido. resonancia. interferencia del sonido. reverberación. D Comprensión Ejercicio 23 guía Ondas IV: fenómenos ondulatorios

32 D Pregunta oficial PSU Reconocimiento
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. D Reconocimiento Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, proceso de admisión 2016, módulo común.

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

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

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

36 Prepara tu próxima clase
En la próxima sesión estudiaremos Ondas V: imágenes en espejos y lentes

37 Equipo Editorial Área Ciencias: Física
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