IES Santiago Ramón y Cajal Departamento de Física y Química

TEMA 6: LA LUZ Y EL SONIDO

1.- LAS ONDAS

Una onda es la propagación a través del espacio de una perturbación sin que haya transporte de materia, es decir, transportando solo la energía que la originó

1.1.- CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

Existen diferentes clasificaciones de las ondas:

a) Según su naturalezaa-1) Ondas Electromagnéticas: No necesitan un medio material para propagarse. Por ejemplo: La luz.a-2) Ondas Mecánicas: Necesitan un medio material para propagarse. Por ejemplo: El sonido.

b) Según la dirección de vibraciónb-1) Ondas Transversales: Su dirección de vibración es perpendicular a la dirección de propagación. Por ejemplo: Una cuerda, la luz.b-2) Ondas Longitudinales: Su dirección de vibración es la misma que su propagación. Por ejemplo: Un muelle, el sonido.

c) Según su dirección de propagaciónc-1) Unidireccionales: Se propagan en una dimensión. Por ejemplo: Un muelle o una cuerda.c-2) Bidireccionales: Se propagan en dos dimensiones. Por ejemplo: La onda en una superficie de agua.c-3) Tridimensionales: Se propagan en tres dimensiones. Por ejemplo: la luz y el sonido.

1.2.- CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS

•• Dirección de propagación: Es la dirección en que se propaga la onda. Por ejemplo el eje X.• Dirección de vibración: Es la dirección en la que vibran las partículas del medio. Por ejemplo Y en una

onda transversal.• Posición de equilibrio: Posición en la que estaría la partícula si no existiese la pertrubación.• Amplitud (A). Es la distancia máxima a la posición de equilibrio. Se mide en metros (m)• Cresta: Es valor más elevado de la perturbación. (A)• Valle: El valor más bajo de la perturbación. (-A).• Longitud de onda (λ): La distancia entre dos puntos en fase (con el mismo movimiento). Se mide en

metros (m).

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Por ejemplo: Entre dos puntos en equilibrio cuyo movimiento sea el mismo, entre dos crestas o entre dos valles.

• Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones en la unidad de tiempo: Se mide en hercios (Hz)• Periodo (T): Es el tiempo que tarda la onda en dar una oscilación completa. Se mide en segundos (s).• Velocidad de propagación: Es la distancia que recorre la onda en la unidad de tiempo. Depende del medio

por el que se propague.

v= λT

2.- PROPIEDADES DE LA LUZ

Lo que llamamos luz es en realidad la radiación electromagnética que engloba un rango de ondas que se llama espectro electromagnético.

La luz es por tanto una onda electromagnética, transversal y tridimensional.

Espectro electromagnético

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Propiedades más importantes de la luz➔ Se propaga en línea recta.➔ Se propaga a diferente velocidad en los distintos medios. La velocidad en el vacío es:

c = 300 000 km/s

Consecuencia de que la luz se propaga en línea recta: Sombras y penunbras

Por ejemplo los eclipses

3.- REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZCuando un rayo se encuentra con un objeto (o una superficie de separación entre dos medios) pueden

pasar los siguientes fenómenos:Absorción: El cuerpo absorbe toda o parte de la energía de la onda.Reflexión: El rayo no pasa al otro medio.Refracción: El rayo pasa al otro medio.

3.1.- REFLEXIÓN

La reflexión es el cambio de dirección que sufre un rayo al chocar con la superficie de un cuerpo

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b) Penumbra: Si el foco no es puntual se forma una zona parcialmente iluminada junto a la sombre. Es la penumbra.

a) Sombra: Se necesita un foco puntual. Si se pone delante un objeto opaco se forma una simbre (ausencia de luz)

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Sabías que:

Reflexión Nítida: Se da cuando la superficie es totalmente plana (pulimentada). Entonces, rayos que lleguen paralelos producirán ondas reflejadas también paralelas. (Ejemplo: espejo) Reflexión Difusa: Se da cuando la superficie es rugosa. Los rayos que llegan paralelos salen reflejados en todas direcciones. (ejemplo: superficie blanca). Esta reflexión difusa es la que hace que podamos ver a los cuerpos desde cualquier lado.

ESPEJOS:

Un espejo es una superficie lisa, pulimentada y opaca a la luz.

• Tipos de espejos:a) Espejos planos: Las imágenes producidas son del mismo tamaño, simétricas y están a la misma distancia del espejo que el objeto. Son imágenes virtuales.

b) Espejos curvos o esféricos

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b-1) Espejo CóncavoLa imagen es:

• De lejos: Invertida.• De cerca: Derecha y mayor.

Por ejemplo, los espejos de aumento.

b-2) Espejo Convexo:La imagen es:

• Derecha y menos. Por ejemplo los retrovisores

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3.2.- REFRACCIÓNLa refracción es el cambio de dirección que sufre un rayo de luz al pasar de un medio a otro.

Este fenómeno ocurre debido a que la velocidad en el otro medio es diferente. Por ejemplo, si un rayo para desde el aire hasta el agua, que es más densa que el aire, opondrá más resistencia a su paso, la velocidad del rayo disminuye y el rayo se acercará a la normal. Sin embargo, si pasa del agua al aire , el rayo se alejará de la normal.Ejemplos de fenómenos debido a la refracción de la luz, ocurren cuando nuestro cerebro prolonga los rayos que le llegan al ojo.

LENTES

Una lente es un objeto transparente limitado por dos superficies, al menos una curva.

Tipos de lentes:a) Lentes convergentes: Hacen converger los rayos de luz en un punto. Son más gruesas en el centro.Ejemplo: Una lupab) Lente divergente: Hacen que diverjan (se separen) los rayos de luz que pasan por ellas. Son más finas en el centro.

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Lápiz Roto: Profundidad aparente:

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Aplicaciones: Lentes para corregir los problemas de visión:

4.- CONTAMINACIÓN LUMÍNICA

5.- PROPIEDADES DEL SONIDO

El sonido se produce debido a la vibración de un cuero y se transmite por un medio material.

El sonido es una onda mecánica, longitudinal y tridimensional.

Se transmite a mayor velocidad en los sólidos que en los líquidos y en los gases. La velocidad en el aire es v = 340 m/s

Se produce por una compresión y descompresión de las partículas que forman el medio.

5.1.- CARACTERÍSTICAS O CUALIDADES DEL SONIDO

a) Intensidad: Es lo que llamamos “volumen”. Se relaciona con la energía de la onda, es decir, con la amplitud de la onda.

Con respecto a la intensidad los sonidos pueden ser :• Fuertes: Alta intensidad.• Débiles: Baja intensidad.

Para medir la intensidad de los sonidos se utiliza el decibelio (dB) cuya escala comienza en el límite de percepción del oído humano. (0 dB sería un sonido que no oiría el oído humano)

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b) Tono: Relacionada con la frecuencia de la onda:

Con respecto al tono los sonidos pueden ser:• Agudo: Frecuencia mayor.• Grave: Frecuencia menor.

El oído humano puede distinguir sonidos entre 20 Hz y 20 000 Hz.• Los sonidos inferiores a 20 Hz se denominan infrasonidos. Por ejemplo, lo emiten los elefantes,

ballenas, aplicaciones como el sónar.• Los sonidos superiores a 20 000 Hz se denominan ultrasonidos. Por ejemplo, se usa en ecografías.

c) Timbre: Relacionada con los armónicos.Es la cualidad que nos permite diferenciar dos sonidos que procedan de focos sonoros diferentes.

5.2.- FENÓMENOS QUE EXPERIMENTA EL SONIDO

a) Eco: Cuando una onda sonora que se propaga por el aire encuentra un obstáculo y se refleja (rebota). Para que se produzca este fenómeno el objeto debe estar, al menos, a 17 m de distancia. Esto es debido a que nuestro oído es capaz de diferenciar dos sonidos si llegan separados, al menos, a una décima de segundo (0,1 s) .

b)Reverberación: Si el obstáculo está a menos de 17 m, no somos capaces de diferenciar el sonido directo del reflejado.

6.- CONTAMINACIÓN ACÚSTICA

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