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PRINCIPIO DE HUYGENS

TEORÍA PARA EXPLICAR LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS

Estudiaremos la propagación de las ondas materiales utilizando el método descubierto por Huygens.

Este método explica como podemos construir un frente de ondas conociendo el frente en un instante anterior.

Vamos a aplicarlo a la propagación de la onda tanto en la reflexión como en la refracción.

Utilizaremos como ejemplo la luz (a pesar de que no es una onda material). En los tiempos en que se enunció esta teoría se creía que la luz necesitaba para propagarse partículas que vibraran a su paso (el éter).

Puedes leer la teoría de la descripción o realizar las actividades con el applet.


CONSTRUCCIÓN DE UN FRENTE DE ONDAS USANDO EL PRINCIPIO E HUYGENS

Huygens HUYGENS, usando modelos geométricos elaborados sobre papel y comparándolos con los resultados experimentales para verificar su validez, construyó un método para explicar la propagación de las ondas que consiste en suponer que, en un momento dado, todos los infinitos puntos de un frente de ondas se convierten en clónicos del primer emisor y empiezan a emitir hacia delante. Descartamos "alegremente" que emitieran en todas direcciones pues interferirían con las ondas que vienen detrás. Años más tarde Kirchhof explicaría que se puede dar una explicación suponiendo la emisión en todas direcciones. El nuevo frente (frente secundario) está formado por la envolvente que une los puntos a los que llega simultáneamente la perturbación originada por esos puntos emisores clónicos del inicial.

CONSTRUCCIÓN DE UNA ONDA REFLEJADA y REFRACTADA

Cuando el extremo del frente de ondas llega a la separación de los dos medios, la partícula del medio 2 sobre la que incide se pone a emitir radialmente, pero propagándose con distintas velocidades en cada medio (en la figura de esta página, menor velocidad en el medio 2) por lo que se originan dos frentes representados por semicírculos desiguales.

Poco a poco el frente va llegando a todas las partículas del medio 2 que se ponen a repetir la emisión de la primera. La envolvente de las ondas que retornan al primer medio es el frente de la onda reflejada

La envolvente, en un instante dado, de las ondas que se propagan en el segundo medio es el frente de onda de la onda refractada.

Construcción

FRENTE DE ONDA Y RAYO

Se define el frente de onda como la superficie envolvente a donde llega la onda en un momento dado. Puede tener diferentes formas: en las ondas planas que se propagan por la superficie del agua será una línea recta, en las circulares, que fácilmente podemos crear en al superficie del agua, será una circunferencia y en las sonoras (como las que se producen una explosión) será una esfera.

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La línea imaginaria perpendicular al frente de onda se llama rayo.

ÁNGULO DE INCIDENCIA Y ÁNGULO DE REFRACCIÓN

Se llama ángulo de incidencia -i- al formado por el rayo incidente y la normal. La normal es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.

El ángulo de reflexión -r- es el formado por el rayo reflejado y la normal.

El ángulo de refracción -r'- es le formado por el rayo refractado y la normal.

ÍNDICE DE REFRACCIÓN LUZ -n-

Se llama índice de refracción "n" al cociente entre la velocidad de la luz en un medio y la velocidad de la luz en el vacío "c". Los valores de "n" son siempre números adimensionales (sin unidades) y mayores que 1.