refracción y difracción de las ondas
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REFRACCIÓN DE ONDAS
Es el cambio de dirección que experimenta una
onda al pasar de un medio material a otro.
Sólo se produce si la onda incide oblicuamente
sobre la superficie de separación de los dos
medios y si éstos tienen índices de refracción
distintos.
La refracción se origina en el cambio de velocidad
de propagación de la onda.
EJEMPLOS
Cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua:
el lápiz parece quebrado.
También se produce refracción cuando la luz
atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de
la que depende el índice de refracción.
Los espejismos son producidos por un caso
extremo de refracción, denominado reflexión total.
Aunque el fenómeno de la refracción se observa
frecuentemente en ondas electromagnéticas como
la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de
onda.
LEY DE REFRACCIÓN (LEY DE SNELL)
La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de
refracción es igual a la razón entre la velocidad de la onda en el primer medio
y la velocidad de la onda en el segundo medio, o bien puede entenderse
como el producto del índice de refracción del primer medio por el seno del
ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del segundo
medio por el seno del ángulo de refracción. Donde: n1 = índice de refracción
del primer medio, θ1= Ángulo de Incidencia, n2 = índice de refracción del
segundo medio y θ2 = ángulo de refracción.
sen Φ1 = n sen Φ3
DIFRACCIÓN DE LAS ONDAS
Es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija.
Ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio.
Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.
Esta técnica se utilizó para intentar descubrir la
estructura del ADN, y fue una de las pruebas
experimentales de su estructura de doble hélice
propuesta por James Watson y Francis Crick en
1953.
EJEMPLOS DE DIFRACCIÓN
Sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito
se propaga; por ejemplo, por causa de la
difracción, un haz angosto de ondas de luz de un
láser deben finalmente divergir en un rayo más
amplio a una cierta distancia del emisor.
Es posible por lo tanto utilizar la difracción de rayos
X como un método para explorar la naturaleza de
la estructura cristalina. La difracción producida por
una estructura cristalina verifica la ley de Bragg.
LEY DE BRAGG
La ley de Bragg permite estudiar las direcciones en las que la difracción de
rayos X sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas,
dado que permite predecir los ángulos en los que los rayos X son difractados
por un material con estructura atómica periódica (materiales cristalinos).
La interferencia es constructiva cuando la diferencia de fase
entre la radiación emitida por diferentes átomos es proporcional
a 2π. Esta condición se expresa en la ley de Bragg:
donde
n es un número entero,
λ es la longitud de onda de los rayos X,
d es la distancia entre los planos de la red cristalina y,
θ es el ángulo entre los rayos incidentes y los planos de dispersión.