Tema 4. Luz y sonido
1.- Las ondas
¿Qué es una onda?
Una onda es una forma de transmisión de energía sin necesidad de transportar materia. Se produce porque en un lugar llamado foco se produce una perturbación (cambio brusco) que se propaga en una o varias direcciones. Pincha en la imagen para ver una onda transmitiéndose por una cuerda |
En el siguiente vídeo:
- ¿de dónde procede la energía que se transmite en la onda? - ¿qué es el foco? - ¿qué produce la perturbación? - ¿en qué direcciones se propaga la onda? |
Características de una onda
En toda onda podemos observar las siguientes características: - Cresta: es el punto más alto de la onda. - Valle: es el punto más bajo de la onda. - Amplitud: distancia entre la posición de equilibrio y la cresta o el valle. - Longitud de onda ( ): distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos. Se mide en metros. - Periodo (T): tiempo que tarda una partícula en recorrer dos posiciones análogas dentro de la onda. Se mide en segundos. - Frecuencia (f): número de veces que oscila una partícula de onda en un segundo. Indica la energía que tiene la onda: a mayor frecuencia, mayor energía. Se mide en hercios (Hz). |
Características de una onda
Observa en el siguiente enlace cómo influyen el periodo, la longitud de onda y amplitud en la propagación de una onda.
Periodo, longitud de onda y amplitud en la propagación de una onda
Observa en el siguiente enlace cómo influyen el periodo, la longitud de onda y amplitud en la propagación de una onda.
Periodo, longitud de onda y amplitud en la propagación de una onda
1.1.- Tipos de ondas
a) Tipos de ondas según la dirección de propagación de la onda con respecto a la dirección de movimiento de las partículas dentro de la onda:
- Longitudinales: las partículas que forman la onda se mueven en paralelo a la dirección de propagación de la onda. Un muelle o el sonido son ejemplos de ondas longitudinales.
Ondas longitudinales |
- Transversales: las partículas que forman la onda se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Las olas del mar o la luz se propagan con este tipo de ondas
Ondas transversales |
b) Tipos de ondas según el medio por el que se desplazan:
- Mecánicas: se transmiten a través de un medio material. Es el caso del sonido (que se transmite por el aire), las olas en la superficie de los líquidos o las ondas sísmicas de un terremoto (que se transmiten por los materiales de la corteza terrestre).
Ondas mecánicas |
- Electromagnéticas: se transmiten sin necesidad de materia (es decir en el vacío). Es el caso de la radiación solar, que es un conjunto de ondas electromagnéticas de diferente frecuencia y longitud de onda, por ejemplo los infrarrojos, la luz visible, la radiación ultravioleta, etc.
Ondas electromagnéticas |
El espectro electromagnético
Ya hemos visto que la frecuencia de una onda es el número de vibraciones por unidad de tiempo, y que la energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia (a mayor frecuencia, mayor energía).
Según esto, las ondas se van a clasificar según su frecuencia, tal y como se indica en la siguiente figura (que se conoce como espectro electromagnético):
Según esto, las ondas se van a clasificar según su frecuencia, tal y como se indica en la siguiente figura (que se conoce como espectro electromagnético):
De todos estos tipos de ondas (espectro electromagnético) el ser humano sólo es capaz de percibir una pequeña parte que conocemos como luz visible y que captamos por los ojos. Por lo tanto nuestros ojos actúan como receptores de las ondas electromagnéticas comprendidas entre los
4·10^14 Hz (para el color rojo) y unos 8·10^14 Hz (para el color violeta).
En general todas las ondas electromagnéticas se van a diferenciar por su energía: los rayos gamma son los más energéticos, seguidos de los rayos X, rayos ultravioleta, lus visible, infrarrojo y ondas de radio, que son las menos energéticas y que a su vez están divididas en ondas de radio cortas (microondas y ondas de televisión) y ondas de radio largas.
Las radiaciones de diferentes energías (o longitudes de onda o frecuencias) se generan en procesos físicos diferentes y se pueden detectar de maneras diferentes y por ello las ondas de radio, el infrarrojo, la luz, los rayos ultravioletas o los rayos X, por ejemplo, tienen aplicaciones diferentes en nuestra vida cotidiana.
En general todas las ondas electromagnéticas se van a diferenciar por su energía: los rayos gamma son los más energéticos, seguidos de los rayos X, rayos ultravioleta, lus visible, infrarrojo y ondas de radio, que son las menos energéticas y que a su vez están divididas en ondas de radio cortas (microondas y ondas de televisión) y ondas de radio largas.
Las radiaciones de diferentes energías (o longitudes de onda o frecuencias) se generan en procesos físicos diferentes y se pueden detectar de maneras diferentes y por ello las ondas de radio, el infrarrojo, la luz, los rayos ultravioletas o los rayos X, por ejemplo, tienen aplicaciones diferentes en nuestra vida cotidiana.
Observa la relación entre la longitud de onda y la frecuencia
A medida que aumenta la frecuencia, disminuye la longitud de onda, es decir que a frecuencias muy elevadas, la longitud de onda es muy corta. |
Distintas aplicaciones de la radiación electromagnética
Observa las diferentes usos que el hombre hace de las distintas onlas electromagnéticas. |
Fuente: Instituto de Tecnologías Educativas del Ministerio de Educación