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El fenomeno fisico de las ondas, explicaciones,aclaracions,ejemplos y ayudas para reforzar el tema.

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martes, 17 de septiembre de 2013

Aberracion de lentes y espejos

Uno de los principales problemas de los lentes y de los sistemas de lentes son las imágenes imperfectas, producidas en gran medida por los defectos en la configuración y forma de los lentes. La teoría simple de espejos y lentes supone que los rayos forman ángulos pequeños con el eje óptico. En este sencillo modelo, todos los rayos que parten de la fuente puntual se enfocan en un solo punto produciendo una imagen nítida. Sin embargo, es claro que esto no es siempre cierto. Cuando las aproximaciones usadas en esta teoría no se cumplen, se forman imágenes imperfectas.


Si uno desea efectuar un análisis preciso de la formación de imágenes, es necesario trazar cada rayo empelando la ley de Snbell en cada superficie reflectora. Este procedimiento muestra que los rayos provenientes de un objeto puntual no se enfocan en un sólo punto. Es decir, no hay una sola imagen puntúa; en vez de eso, la imagen está difusa. Las desviaciones (imperfecciones) de las imágenes reales de una imagen ideal predicha por la teoría simple se denominan aberraciones.

Aberracion de espejos

 Se dice que un sistema óptico, y en particular un espejo esférico, produce aberraciones cuando da imágenes que no son semejantes al objeto, es decir, cuando da imágenes deformadas de los objetos. 





En los espejos esféricos estas deformaciones se presentan siempre, salvo para ciertas posiciones particulares del objeto reducido a un punto, pero la perfección de las imágenes aumenta reduciendo la abertura del espejo y limitando los rayos que inciden sobre el a los que e inclinan muy poco respecto al eje. 


Estos rayos, que distando poco del eje, don paralelos a el, o están muy poco inclinados, se llaman rayos centrales; todo otro rayo se llama no central. Algunos llaman periféricos a los paralelos al eje principal que inciden en el borde del espejo, es decir, en la periferia.

Refracción atmosferica


Refracción atmosférica es el fenómeno de refracción de la luz estudiado en un medio atmósférico, es conocido también como refracción astronómica. El fenómeno es más acusado  en los crepúsculos. Observable tanto en los ocasos como en los ortos heliacales. 


Este fenómeno hace que el sol se vea siempre por encima de su posición real y por eso se denomina en astronomía a la posición de los astros posición aparente  o posición real .



Determinacion de la refraccion


Existen muchas formas de averiguar la refracción atmosférica o astronómica, la más indicada en astronomía resulta de la comparación entre la altura real de un astro y la aparente . A dicha diferencia de alturas la vamos a denominar R y su unidad de medida será la misma que la de un ángulo, debido a su pequeña escala se emplea a menudo segundos sexagesimales.


Espejos

ESPEJO PLANO


Los espejos planos los utilizamos con mucha frecuencia. Si eres buen observador te habrás fijado en que la imagen producida por un espejo plano es virtual, ya que no la podemos proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo tamaño que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto reflejado

Habrás observado también que la parte derecha de la imagen corresponde a la parte izquierda del objeto y viceversa. Esto se llama inversión lateral.


ESPEJOS CONCAVOS


Los espejos cóncavos, también llamados espejos convergentes, son un tipo de espejo curvado especial. Poseen determinadas características en particular que los diferencian del resto de los espejos curvos y que le dan utilidades únicas. Día a día, en lo cotidiano nos encontramos con alguno que otro.



Imagenes formadas por espejos concavos


Por otra parte, los espejos cóncavos se emplean en los telescopios ya que la imagen virtual que forman, siempre es más amplia que la real. Por esta razón es que también se los utiliza en baños o en barberías para ayudar, por ejemplo, con la aplicación de maquillaje o de afeitar determinadas partes del rostro.


ESPEJOS CONVEXOS


Los espejos convexos hacen divergir los rayos luminosos paralelos. Se suele usar en supermercados y bancos como una manera de tener una vista de amplio espectro. En un espejo convexo sólo se forman imagenes virtuales.


El espejo convexo es una porción de una esfera con la parte reflexiva en su exterior. En los espejos convexos el foco es virtual. Está situado a la derecha del centro del espejo y contiene una distancia focal positiva. Los rayos reflejados divergen y solo sus prolongaciones se cortan en un punto sobre el eje principal.

lunes, 16 de septiembre de 2013

Ondas estacionarias



Las ondas estacionarias son aquellas ondas en las cuales, ciertos puntos de la onda llamados nodos, permanecen inmóviles. En este tipo de ondas, las posiciones donde la amplitud es máxima se conocen como antinodos, los cuales se forman en los puntos medios entre dos nodos.
Las ondas estacionarias son producto de la interferencia. Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. 


Por ejemplo, si se ata a una pared el extremo de una cuerda y se agita el otro extremo hacia arriba y hacia abajo, las ondas se reflejan en la pared y vuelven en sentido inverso. Si suponemos que la reflexión es perfectamente eficiente, la onda reflejada estará media longitud de onda retrasada con respecto a la onda inicial. Se producirá interferencia entre ambas ondas y el desplazamiento resultante en cualquier punto y momento será la suma de los desplazamientos correspondientes a la onda incidente y la onda reflejada

Ondas estacionarias en columnas de aire

Los modos de vibración asociados con la resonancia en los objetos extendidos como cuerdas y columnas de aire, tienen patrones característicos llamados ondas estacionarias. Estos modos de onda estacionaria surgen de la combinación de la reflexión y la interferencia, de tal manera que las ondas reflejadas interfieren constructivamente con las ondas incidente.




El comportamiento de las ondas en los puntos de mínima y máxima vibración  contribuye a la interferencia constructiva que forman las ondas estacionarias resonantes. La ilustración de arriba consiste en ondas transversales en una cuerda, pero las ondas estacionarias también se producen con las ondas longitudinales en una columna de aire. Las ondas estacionarias en columnas de aire también forman nodos y antinodos, pero los cambios de fase implicados deben ser examinados por separado.

Videos Explicativos







Interferencia de ondas de sonido

Interferencia:

 Cuando dos ondas de igual frecuencia y en igualdad de fase se superponen en un medio, se produce una alternancia de máximos y mínimos de amplitud de vibración.




En un concierto es muy dificil distinguir el sonido de cada instrumento por separado. Esto se debe a la interferencia que hace que escuchemos solo las ondas resultantes. Cuando se produce interferencia, la amplitud de vibración varía con la posición: hay zonas donde la amplitud de la vibración es máxima (zonas deinterferencia constructiva) y otras zonas donde es mínima (zonas de interferencia destructiva). Cuando se produce interferencia, el sonido alcanza su máxima intensidad en las zonas de interferencia constructiva, mientras que en las zonas de interferencia destructiva simplemente hay silencio.



Efecto Doppler



Como se supone que ya sabemos, se llama efecto Doppler a las variaciones aparentes en la frecuencia de una onda cualquiera (sonora, luminosa, en el agua, etcétera), causadas por el movimiento ya sea de la fuente emisora, ya sea del receptor de la onda sonora o de ambos.

A modo de recordatorio, analicemos la siguiente escena:

La moto (es la fuente sonora) emite un sonido, supongamos de 200 Hz de frecuencia, que viaja por el espacio hacia todas direcciones a una velocidad de 343 metros por segundo. A su vez, la moto lleva una velocidad propia, que supondremos de 80 km por hora (unos 22 m/s).




¿Qué sucede con los receptores respecto a la frecuencia con que perciben el sonido de la moto?

Veamos:

Todo depende de las velocidades de los involucrados.

La chica de la izquierda está en reposo, respecto a ella, el sonido debería llegar a la velocidad de 343 m/s, pero resulta que el emisor del sonido (la moto) se aleja de ella a 22 m/s; por lo tanto, a ella le llega el sonido solo a 321 m/s (343 menos 22), por lo tanto percibirá un sonido de menor frecuencia (ondas más largas, tono menos agudo).

El muchacho de la derecha camina, supongamos a 3 m/s, hacia la moto. Respecto a este muchacho, el sonido viaja hacia él a 343 m/s, más los 22 m/s de la moto y más los 3 m/s de su caminar hacia la moto; por lo tanto, percibirá un sonido de mayor frecuencia, ondas más cortas, tono más agudo).

Entendida esta relación entre las velocidades, ahora mostraremos cómo es posible obtener ecuaciones que nos permiten calcular las variaciones de frecuencia percibidas por un receptor.





Cálculo de las longitudes de onda


También se debe considerar que, por el efecto Doppler, por delante del emisor los frentes de onda se estrechan (disminuye la longitud de la onda), generando un aumento de frecuencia. Por detrás del emisor se produce el efecto contrario, los frentes de onda se separan (aumenta la longitud de la onda) y por tanto la frecuencia disminuye.

Ondas esféricas y planas


Esféricas:

Si un cuerpo esferico oscila de manera que su radio varie senoidalmente con el tiempo, se produce un a onda sonora esferica. La onda se mueve hacia afuera desde la fuente a velocidad constante si el medio es uniforme.



En vista de que todos los puntos en una esfera dada se comportan de la misma manera, concluimos que la energia en una onda esferica se propaga del mismo modo en todas direcciones. Es decir, no se prefiere ninguna direccion sobre cualquier otra. Si Ppro es la potencia promedio emitida por la fuente, entonces esta potencia a cualquier distancia r de la fuente debe distribuirse sobre una superficie esferica de area 4πr2. En consecuencia, la intenciadadde onda a una distancia r de la fuente es



Planas:

En la física de propagación de ondas , una onda plana o también llamada onda monodimensional, es una onda defrecuencia constante cuyos frentes de onda (superficies con fase constante) son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola dirección a lo largo del espacio, como por ejemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de ondas son planos y paralelos.