lunes, 29 de octubre de 2012

LAS ONDAS



Definición





Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto.



Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse.




El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.



La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda.

La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo ( de iguales características físico- químicas en todas las direcciones ).

Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol.

La forma de la onda es la foto de la perturbación propagándose, la instantánea que congela las posiciones de todas las partículas en ese instante.

Curiosamente, la representación de las distancias de separación de la posición de equilibrio de las partículas al vibrar frente al tiempo dan una función matemática seno que, una vez representada en el papel, tiene forma de onda.

Podemos predecir la posición que ocuparán dichas partículas más tarde, aplicando esta función matemática.


El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación es un movimiento vibratorio armónico simple.

Una onda transporta energía y cantidad de movimiento pero no transporta materia: las partículas vibran alrededor de la posición de equilibrio pero no viajan con la perturbación.


Veamos un ejemplo: la onda que transmite un látigo lleva una energía que se descarga al golpear su punta. Las partículas del látigo vibran, pero no se desplazan con la onda.
Las partículas perturbadas por la onda sufren unas fuerzas variables en dirección e intensidad que les producen una aceleración variable y un M.A.S. 

Pulso y tren de ondas

El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc) puede ser considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.

Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamada pulso. Las partículas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energía y se quedan como estaban inicialmente. El pulso sólo está un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.

Si las vibraciones que aplicamos al extremo de la cuerda se suceden de forma continuada se forma un tren de ondas que se desplazará a lo largo de la cuerda.
Tipos de ondas: ondas transversales y ondas longitudinales

En función del tipo de soporte que requieren para su propagación las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas requieren un medio elástico para propagarse y las electromagnéticas no, se pueden propagar en el vacío.

Si las clasificamos en función de como vibran respecto a la dirección de propagación tenemos las ondas transversales y las longitudinales.


Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendicularmente a la dirección de propagación las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.
Pulsa aquí para verlas


Aceptaremos que la forma de los pulsos no varía durante la propagación, lo cual sólo es sólo cierto para las ondas electromagnéticas propagándose en el vacío. Las demás ondas se atenúan.

Vamos a referirnos únicamente a ondas cuyos pulsos pueden ser descritos por las funciones matemáticas seno y coseno. Lamamos a estas ondas ondas armónicas. Las partículas del medio en que se propaga una ondas transversal (en este caso las de la cuerda) vibran perpendicularmente a la posición inicial de la cuerda, separándose de la posición inicial, subiendo y bajando con un movimiento vibratorio armónico simple.

La separación de la posición de equilibrio responde a la fórmula y(t )=A· sen (w t), donde A es la amplitud o separación máxima. La velocidad de vibración de las partículas es variable ( v=A ·w·cos wt ), perpendicular a la dirección de propagación y diferente de la velocidad de propagación del pulso (V) que es constante.

Las ondas tranversales tienen crestas y valles y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. En los dos tipos de ondas una partícula siempre se separa armónicamente de la posición de equilibrio.

Si una onda interfiere con otra en determinados puntos puede ocurrir que se anule la vibración formándose un nodo (mira el dibujo animado del inicio de la página que representa la onda estacionaria en una cuerda).

Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios con resistencia a la flexión, como la superficie de un líquido, y en general medios rígidos. Los gases y los líquidos no transmiten las ondas transversales.
Longitud de onda, frecuencia y periodo

Se define la longitud de onda, l, como la distancia que recorre el pulso mientras un punto realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilación se llama periodo ( T ) y la frecuencia ( n ) es el número de oscilaciones (vibraciones) que efectúa cualquier punto de la onda en un segundo.


Pulsa aquí para ver la relación entre la longitud de onda y la frecuencia

Las ondas viajeras a lo largo de una cuerda son ondas unidimensionales y, como todas las ondas, realizan una transmisión de energía y cantidad de movimiento sin transporte de materia.

Cuando dos ondas se cruzan se producen los fenómenos de interferencia que afectan a las partículas que están en el cruce pero no a las ondas, de manera que cada una sigue su camino sin alterar ninguna de sus características ni el valor de la energía transportada.

Realiza, observa y comprueba lo anterior en la propagación de una onda en una cuerda tensa.

También puedes observar, pulsando aquí, como son las ondas que dan lugar a las olas del 

mar











  • Las ondas y la transmisión de energía

  • Las partículas que realizan los movimientos armónicos oscilan alrededor de una posición de equilibrio y transmiten este movimiento a las que se encuentran a su alrededor mediante fuerzas elásticas.
    Un modelo útil para entender esta situación se consigue uniendo pelotas de tenis (partículas) entre sí por medio de unos muelles (fuerzas elásticas)
    Si una fuerza desplaza a la pelota de su posición de equilibrio, cuando cesa la fuerza, la pelota comienza a moverse y ese movimiento se propaga alcanzando a las demás poco tiempo después. Cada una de las pelotas realiza unmovimiento armónico y todo el conjunto un movimiento ondulatorio.
    Las partículas de cualquier material se alejan de su posición de equilibrio vibrando a uno y otro lado. La vibración pasa de unas partículas a otras sin que se produzca desplazamiento en el sentido de propagación del movimiento. LO que se está produciendo es una transmisión de energía. Cuando concluye un movimiento ondulatorio cada una de las partículas del medio vuelve a encontrarse en su posición inicial.
    2. Clases de ondas
    Las ondas que se dan en la naturaleza se pueden clasificar en función del medio por el que se propagan y de las direcciones de su movimiento ondulatorio y vibratorio.
    2.1 Según el medio
    · Ondas mecánicas: Son aquellas que precisan de un medio material para su propagación. El sonido es una onda mecánica.
    · Ondas electromagnéticas: Son las que se difunden mediante campos eléctricos y magnéticos. Se pueden propagar tanto en el vacío como en un medio material.
    Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la misma velocidad; se diferencian por su longitud de onda y su frecuencia.
    2.2 Según la dirección de los movimientos
    · Ondas transversales: Son aquellas en las que la dirección del movimiento vibratorio es perpendicular a la dirección de la propagación del fenómeno ondulatorio.
    · Ondas longitudinales: En ellas, las partículas del medio vibran en la misma dirección en la que se desplaza la onda. Las partículas del medio se comprimen y se dilatan a medida que va pasando la onda.
    3. Características de las ondas
    Para describir con precisión un movimiento ondulatorio hay que determinar las siguientes magnitudes comunes a todos ellos:
    · Amplitud (A): Es la distancia máxima que puede separarse de su posición de equilibrio un punto que está realizando un movimiento vibratorio. Se mide en metros.
    · Elongación (x): Es la distancia que separa a un punto que está vibrando de su posición de equilibrio. Se mide en metros.
    · Fase: Se dice que dos partículas están en fase cuando se encuentran en el mismo estado de vibración.
    · Período (T): Es el tiempo que emplea en una oscilación o vibración completa. También se define como el tiempo que transcurre hasta que una partícula vuelve a estar en el mismo estado de vibración. Se mide en segundos.
    · Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones completas que una partícula da en un segundo. Su unidad es el hertz o hertzio (Hz) que corresponde a una vibración cada segundo: 1Hz = 1
    El período y la frecuencia son inversamente proporcionales: T = 1/f
    · Velocidad del movimiento ondulatorio (v): Es la velocidad con la que se propaga la onda. Se expresa como el cociente entre la longitud de onda y el período.
    4. El sonido y su propagación
    Lo que se conoce como sonido es la información que se procesa y que es recibida por el oído como onda acústica. La producción de ondas acústicas es debida a la vibración de un foco emisor del que parte el sonido en todas direcciones.
    Las ondas acústicas son mecánicas y longitudinales.
    La velocidad del sonido depende de la proximidad que tengan entre sí las partículas que forman el medio.
    La ecuación que indica el valor de la velocidad del sonido en el aire en función de la temperatura es:
    'Energía y Ondas'
    Siendo el valor de la temperatura en grados Kelvin y v la velocidad en m/s.
    5. Características del sonido
    El oído humano solo percibe sonidos cuyas frecuencias se encuentren entre 20 y 20000 Hz y los transforma en sensaciones auditivas. Todas las sensaciones que llegan en este rango de frecuencias se pueden distinguir siempre y cuando difieran en alguna de las características fundamentales: intensidad, frecuencia y forma de onda.
    · La intensidad es la cantidad de energía que transporta la onda y depende del valor de su amplitud. Cuanto mayor es la amplitud de la onda, mayor es su intensidad. Esta propiedad está relacionada con la sonoridad que es la cantidad de sensación auditiva que produce un sonido. La unidad de sonoridad es el bel, aunque se utiliza más su décima parte, eldecibelio.
    · La frecuencia es la cantidad de dilataciones o contracciones que pasan en un segundo por un punto. El tono es la cualidad del sonido que permite clasificarlos en agudos (frecuencia alta) y graves (frecuencia baja)
    · La forma de onda es la característica que permite distinguir dos sonidos con la misma frecuencia e intensidad. Se dice que tienen distinto timbre.
    La acústica es la parte de la física que se encarga del estudio de la producción, transmisión y características del sonido y de su relación con el sentido del oído.
    6. Fenómenos que experimentan las ondas sonoras
    Los fenómenos más importantes que experimentan las ondas sonoras en su propagación son la reflexión, la refracción y la resonancia.
    6.1. Reflexión
    Todas las propagaciones ondulatorias sufren reflexión cuando chocan contra una superficie. En el caso del sonido cuando esta reflexión es percibida por el hombre se denomina eco.
    Para que el oído distinga el eco es preciso que entre un sonido y su reflejo haya una diferencia de tiempo de 0,1 s.
    6.2. Refracción
    La refracción es el fenómeno por el que las ondas sonoras sufren un cambio de velocidad y dirección cuando pasan de un medio a otro o cuando varían las propiedades físicas del medio por el que se propagan.
    6.3. Resonancia
    La composición y forma de los cuerpos hace que tengan una frecuencia propia o natural que es la frecuencia con la que vibran espontáneamente cuando no están sometidos a influencia exterior. Cuando una onda sonora alcanza un cuerpo con su frecuencia propia, este absorbe su energía comienza a vibrar con la máxima amplitud. Este fenómeno se conoce como resonancia.
    7. La luz y su propagación
    La luz es una onda electromagnética. Estas ondas tienen como origen una perturbación eléctrica (E) y otra magnética (B) que forman un ángulo del 90º y cuya vibración es transversal a la dirección de propagación de la luz.
    Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío. Los medios que no absorben su radiación se denominantransparentes. Para representar las ondas luminosas se utilizan, por comodidad, los rayos de luz. Un rayo de luz es la línea más fina que se puede obtener. Varios rayos de luz propagándose en la misma dirección forman un haz.
    Cuando un objeto no transparente se interpone en el camino de la luz, algunos rayos siguen viajando y otros son detenidos por el objeto, formando lo que se denominan sombras y penumbras. Este fenómeno permite deducir que la luz viaja en línea recta.
    En la actualidad se sabe que la velocidad máxima la alcanza en el vacío y es aproximadamente 300000 km/s = 300000000 m/s. La velocidad de la luz, c, es la misma que la del resto de las ondas electromagnéticas.
    8. La reflexión de la luz
    El fenómeno se da en la luz porque es una propiedad común a todas las ondas.
    El color que es una característica de todos los cuerpos, depende de este fenómeno ya que un cuerpo refleja el color con que lo vemos y absorbe el resto; cuando un cuerpo absorbe todas las longitudes de onda se ve negro y cuando las refleja todas se ve blanco.
    Los cuerpos que no seleccionan la luz que reflejan se denominan espejos. En la superficie de los espejos la luz es reflejada tal y como llega.
    Para estudiar geométricamente el fenómeno de la reflexión se considera un solo rayo de luz que incide de forma oblicua sobre la superficie.
    Leyes de la reflexión:
    · El rayo incide, el reflejado y la normal se encuentran en el mismo plano.
    · Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales.
    9. La refracción de la luz
    Cuando un rayo de luz incide de forma oblicua en la superficie e separación de dos medios, parte de él se refleja y parte pasa al otro medio sufriendo una variación en su dirección y en su velocidad. Este segundo fenómeno se denominarefracción.
    Para caracterizar un medio se define el índice de refracción (n), que es la relación que existe entre la velocidad de la luz en el vacío y en el medio considerado:
    La frecuencia de una vibración no varía al cambiar de medio, pero la longitud de onda si lo hace. Como la velocidad depende de esta variable, también cambiará su valor.
    W. Snell, en 1621, enunció las leyes que rigen la refracción de un rayo cuando pasa de un medio de índice de refracción a otro de índice n'Energía y Ondas'


    'Energía y Ondas'

    Leyes de la refracción:
    · El rayo incidente, el refractado y la normal se encuentran en el mismo plano.
    · Las direcciones del rayo incidente y el refractado están relacionadas por la ecuación: (ley de Snell)
    10. Dispersión y polarización de la luz
    Dos fenómenos que experimenta las ondas luminosas son la dispersión y la polarización.
    10.1 Dispersión
    Cuando se hace pasar un rayo de luz blanca a través de un prisma triangular de vidrio se observa que se descompone en un conjunto de colores. Este fenómeno recibe el nombre de dispersión. Por tanto, la luz blanca está formada por radiaciones electromagnéticas de varias frecuencias, que forman su espectro electromagnético. La luz blanca formada por varios colores recibe el nombre de policromática.
    Si uno de los colores obtenidos por la dispersión se hace pasar de nuevo a través de un prisma, el rayo que se refracta vuelve a ser del mismo color que el incidente, este tipo de luz es monocromática.
    10.2. Polarización
    La polarización es un fenómeno que se da en las ondas luminosas por ser de naturaleza transversal.
    Cuando se consigue que una onda electromagnética esté formada por campos que vibren en una sola dirección, la luz se denomina polarizada.
    Los polarizadores son los dispositivos que permiten obtener luz polarizada.
    1)      Ondas electromagnéticas: estas ondas no necesitan de un medio para propagarse en el espacio, lo que les permite hacerlo en el vacío a velocidad constante, ya que son producto de oscilaciones de un campo eléctrico que se relaciona con uno magnético asociado.
    2)      Ondas mecánicas: a diferencia de las anteriores, necesitan un medio material, ya sea elástico o deformable para poder viajar. Este puede ser sólido, líquido o gaseoso y es perturbado de forma temporal aunque no se transporta a otro lugar.
    3)      Ondas gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal  que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a la de la luz.

    Según su propagación:


    1)      Ondas unidimensionales: estas ondas, como su nombre indica, viajan en una única dirección espacial. Es por esto que sus frentes son planos y paralelos.
    2)      Ondas bidimensionales: estas ondas, en cambio, viajan en dos direcciones cualquieras de una determinada superficie.
    3)      Ondas tridimensionales: estas ondas viajan en tres direcciones conformando un frente de esférico que emanan de la fuente de perturbación desplazándose en todas las direcciones.

    Según su dirección:
    1)      Ondas transversales: las partículas por las que se transporta la onda se desplazan de manera perpendicular a la dirección en que la onda se propaga.
    2)      Ondas longitudinales: en este caso, las moléculas se desplazan paralelamente a la dirección en que la onda viaja.

    Según su periodicidad:
    1)      Ondas no periódicas: estas ondas son causadas por una perturbación de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendrán cualidades diferentes.
    2)      Ondas periódicas: son producidas por ciclos repetitivos de perturbacion
    El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
    El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que producen oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.


    Representación esquemática del oído. (Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.
    La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa. Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se trata de una onda longitudinal.
    El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas. Para que se genere un sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las vibraciones pueden ser transmitidas a través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el aire y el agua. La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.
    Finalmente ofrecemos este video extraído de youtube que explica de forma resumida lo que es el efecto Doppler.


    Aplicaciones del efecto Doppler

    El efecto Doppler posee muchas aplicaciones. Este fenómeno se emplea en los radarares que se utilizan para medir la velocidad de los automóviles y de las pelotas en varios deportes.
    Tambien en la astronomía utilizan el efecto Doppler de la luz  de galaxias distantes para medir su velocidad y deducir su distancia.
    Los médicos usan fuentes de ultrasonido para detectar las palpitaciones del corazón de un feto; los murciélagos lo emplean para detectar y cazar a un insecto en pleno vuelo. Cuando el insecto se mueve más rápidamente que el murciélago, la frecuencia reflejada es menor, pero si el murciélago se está acercando al insecto, la frecuencia reflejada es mayor.


    INFRASONIDO.Un infrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 Hz).

    Los infrasonidos pueden alcanzar largas distancias atravesando obstáculos sólidos. Pueden ser oídos por algunos animales con el oído adaptado a percibir frecuencias distintas a las del humano. Por ejemplo, los elefantes pueden oir 15 Hz a 2 Km. de distancia, también tigres y ballenas usarían infrasonidos para comunicarse.

    Los infrasonidos son también normalmente producidos por el cuerpo humano, por ejemplo los músculos al resbalar unos sobre otros para permitir movimientos pueden producir infrasonidos de 25 Hz, el corazón produce infrasonidos en torno a los 20 Hz, incluso las orejas provocan infrasonidos

    Los infrasonidos producidos por motores como los de ciertos acondicionadores de aire o aviones de reacción pueden provocar vértigos, náuseas y cefaleas al ser afectado el laberinto auricular.

    Otro claro ejemplo es un temblor o terremoto, si alguna vez has estado en uno te habrás dado cuenta de que no escuchas un ruido pero sientes una especie d presión, como si el aire estuviera mas pesado, es porque no escuchas el sonido del movimiento de la tierra pero tu cuerpo vibra con esa misma intensidad

    ULTRASONIDO

    Rama de la física que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de 20.000 hercios (Hz), es decir, más allá de las frecuencias audibles. No hay que confundirla con la supersónica, que trata de los fenómenos asociados al movimiento de un objeto sólido a velocidades superiores a la del sonido. Los generadores ultrasónicos modernos pueden producir frecuencias de varios gigahercios (1 gigahercio, abreviado GHz, equivale a 1.000 millones de hercios) convirtiendo corrientes eléctricas alternas en oscilaciones mecánicas. La detección y medida de ondas ultrasónicas se lleva a cabo fundamentalmente mediante receptores piezoeléctricos o por medios ópticos, ya que estas ondas pueden hacerse visibles a través de la difracción de la luz.

    La ultrasónica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la química, la tecnología y la medicina. Las ondas ultrasónicas se emplean desde hace tiempo en dispositivos de detección y comunicación llamados sonares, de gran importancia en la navegación actual y en la guerra submarina. Entre las aplicaciones de la ultrasónica están la determinación de propiedades de la materia como la compresibilidad o la elasticidad. Los ultrasonidos también se emplean para producir emulsiones, como la leche homogeneizada o las de las películas fotográficas, y para detectar fallos en materiales industriales. Los ultrasonidos con frecuencias de gigahercios pueden utilizarse en "microscopios acústicos" que pueden visualizar detalles de sólo 1 micrómetro (una millonésima de metro). Las ondas acústicas de superficie con frecuencias ultrasónicas son un componente importante de los dispositivos electrónicos de control.En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico, para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados. Las ondas ultrasónicas se han empleado para tratar afecciones como bursitis, diferentes tipos de artritis reumática, gota o lesiones musculares, y también para destruir cálculos renales. Como herramienta de diagnóstico, los ultrasonidos son frecuentemente más reveladores que los rayos X, que no son tan útiles para detectar las sutiles diferencias de densidad que aparecen en ciertas formas de cáncer; también se emplean con mucha frecuencia para producir imágenes del feto durante el embarazo. Cuando las ondas ultrasónicas atraviesan un tejido, se ven más o menos reflejadas según la densidad y elasticidad del tejido. Con un bisturí ultrasónico, un cirujano puede realizar una incisión más fina que con un escalpelo convencional. Este tipo de técnicas se ha empleado para operaciones delicadas en el cerebro y el oído. En fisioterapia se han utilizado con éxito dispositivos diatérmicos en los que se emplean ondas ultrasónicas para producir calor interno como resultado de la resistencia de los tejidos a las ondas.


    MAPA CONCEPTUAL 







     



    LA LUZ

    Se llama luz a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visibleseñala específicamente la radiación en el espectro visible.
    La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.
    El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.
    La refracción es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya que la luz recorre mayor distancia en su desplazamiento por el medio en que va más rápido. La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambio de velocidad por medio de los índices de refracción de los medios.
    Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se produce la separación de la luz en sus diferentes componentes (colores) según su energía, en un fenómeno denominado dispersión refractiva. Si el medio es paralelo, la luz se vuelve a recomponer al salir de él.
    Ejemplos muy comunes de la refracción es la ruptura aparente que se ve en un lápiz al introducirlo en agua o el arcoíris.






    Propagación y difracción.



    Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.



    De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla, obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentra lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, se producirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la que se distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscura denominada umbra.



    Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominadodifracción, es el responsable de que al mirar a través de un agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios tengan un número de aumentos máximo.




    Reflexión y dispersión



    Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantes su energía y a continuación la reemite en todas las direcciones. Este fenómeno es denominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente lisas, debido a interferencias destructivas, la mayor parte de la radiación se pierde, excepto la que se propaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos simples de este efecto son los espejos, los metales pulidos o el agua de un río (que tiene el fondo oscuro).



    La luz también se refleja por medio del fenómeno denominado reflexión interna total, que se produce cuando un rayo de luz, intenta salir de un medio en que su velocidad es más lenta a otro más rápido, con un determinado ángulo. Se produce una refracción de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose completamente. Esta reflexión es la responsable de los destellos en un diamante tallado.



    En el vacío, la velocidad es la misma para todas las longitudes de onda del espectro visible, pero cuando atraviesa sustancias materiales la velocidad se reduce y varía para cada una de las distintas longitudes de onda del espectro, este efecto se denomina dispersión. Gracias a este fenómeno podemos ver los colores del arcoíris. El color azul del cielo se debe a la luz del sol dispersada por la atmósfera. El color blanco de las nubes o el de la leche también se debe a la dispersión de la luz por las gotitas de agua o por las partículas de grasa en suspensión que contienen respectivamente.




    Espectro visible




    De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de ver es muy pequeña en comparación con las otras regiones espectrales. Esta región, denominada espectro visible, comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm. La luz de cada una de estas longitudes de onda es percibida por el ojo humano como un color diferente, por eso, en la descomposición de la luz blanca en todas sus longitudes de onda, por prismas o por la lluvia en el arco iris, el ojo ve todos los colores.





    Ultravioleta

    La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.
    ]Rayos X
    Artículo principal: Rayos X.
    La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
    [editar]Rayos gamma
     Rayos gamma.
    La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
    Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.


    Infrarrojo



    Radiación infrarroja.

    Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas son producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.

    Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos y para guías en armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. También se usan en los mandos a distancia de los televisores y otros aparatos, en los que un transmisor de estas ondas envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando conexiones de área local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su versatilidad.
    El negro es la percepción visual de máxima oscuridad, debida a la inexistencia de fotorrecepción, por falta total de luz. Se asemeja a la coloración del carbón.El color negro que se encuentra estandarizado en catálogos de colores e inventarios cromáticos responde a la definición dada más arriba, es decir, es de claridad nula y acromático. La denominación de color «negro» incluye a las coloraciones similares al negro estándar, denominadasnegruzcas, que poseen una ligera sugerencia de saturación y matiz

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