Automatización

Reflexión y refracción de ondas

19 octubre, 2012

Las ondas se transmiten a una velocidad finita y constante que depende del medio en el que se propagan. Las principales propiedades que influyen en la velocidad de las ondas son la naturaleza del medio y su estado. Respecto al estado del medio por el que se transmiten las ondas podemos destacar la temperatura.

De esta manera podemos determinar que cuando una onda se transmite entre dos medios de propiedades distintas o en un mismo medio en el que su estado no es homogéneo se produce una variación en la velocidad de esta.

Este cambio en la velocidad de las ondas lo podemos apreciar visualmente en las ondas del espectro visible. Un ejemplo es el efecto que produce el sol, sobre estas ondas, al calentar en verano la superficie de la tierra. La temperatura es mayor en la superficie y disminuye al alejarnos, creando un gradiente de temperaturas. La velocidad de las ondas aumenta con la temperatura del medio, por tanto tenemos una variación en la velocidad al acercarse a la superficie.

Esta variación en la velocidad la observamos como pequeñas ondulaciones sobre los objetos que observamos. Esto es debido a que cambios en la velocidad de las ondas también implica cambios en su dirección. Este cambio de dirección de una onda dentro de un mismo medio se denomina refracción. La refracción también se produce cuando una onda atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza.

La reflexión de ondas se produce al incidir estas sobre la superficie de los medios con propiedades distintas, invirtiéndose el sentido de propagación de algunas de las ondas. La reflexión depende de las propiedades de los medios y del ángulo de incidencia respecto de la superficie.

Gráfico ondas

La visión de los objetos se debe a la reflexión de la luz. Los rayos luminosos se reflejan en la superficie del objeto y pueden ser observados, identificando la forma y color del objeto.
Dependiendo de las propiedades de la superficie reflectora, podemos clasificar la reflexión luminosa en regular o difusa. La reflexión regular es aquella en la que los haces de luz conservan su forma original. Se da en superficies lisas. La reflexión difusa es aquella en la que los haces de luz no conservan su forma original, al producirse cambios de dirección en los haces en función de la rugosidad de la superficie.

Cuando un haz de luz atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes, parte de las ondas se ven reflejadas, esto implica que la intensidad lumínica se reparte entre el los haces refractados y reflejados.

La reflexión y refracción de ondas tiene una gran importancia en la industria. En algunas ocasiones estos fenómenos son favorables, como en la transmisión de información a través de fibra óptica, debido a la reflexión de la luz en este medio. En otras ocasiones son perjudiciales, como en la transmisión de información a través de cobre, donde debemos instalar resistencias de final de línea para minimizar la reflexión de la señal al final de la línea, debido al cambio de medio.

En muchas aplicaciones debemos conocer en profundidad los efectos de la reflexión y refracción. Por ejemplo, en la construcción de una lente es determinante la homogeneidad del material, para evitar variaciones en la velocidad que puedan producir efectos no deseados. La reflexión debe minimizarse para que la incidencia de rayos reflejados sea máxima y por tanto, la lente más luminosa. En una óptica compuesta por diferentes lentes se han debido calcular los efectos producidos por la reflexión y la refracción, para aumentar la calidad del conjunto.


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