Luz y sonido

Universidad Complutense de Madrid

física

Luz y sonido

Prof. J. Peña

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

Tabla de contenidos

• Ondas y movimiento ondulatorio
• Sonido
• Luz y colores
• Reflexión vs refracción
• Ángulo límite y reflexión total
• Propiedades comunes de la luz y el sonido

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

Ondas y movimiento ondulatorio

Definición de onda

Tipos de onda

Luz y sonido

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

el sonido

¿Qué es el sonido?

Características

Tono

Amplitud

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

la luz

¿Qué es la luz?

Los colores

Percepción del color

¿Se pueden oir los colores?

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

reflexión vs. refracción

En el fenómeno de la refracción:

Cambio velocidad

Cambio dirección

Ley de Snell

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

Ángulo límite y reflexión total

Cuando la luz pasa de un medio más denso a uno menos denso con un ángulo de incidencia mayor al ángulo límite, se produce reflexión total (la luz no sale, se refleja completamente).

fundamentos de física

UCM- Facultad de educación

Propiedades comunes de la luz y el sonido

Comparten parámetros descriptivos como:

• Amplitud: Relacionada con la intensidad (a mayor amplitud, mayor intensidad).
• Frecuencia: Relacionada con la energía (a mayor frecuencia, mayor energía).
• Longitud de onda: Distancia entre dos picos de la onda

Velocidad diferente

• La refracción es el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio transparente a otro (como del aire al agua).
• A diferencia de la reflexión, la luz cruza al nuevo medio, y este cambio se debe a la variación de su velocidad en cada material.

El sonido es una vibración que se propaga como una onda mecánica longitudinal a través de un medio elástico (sólido, líquido o gas), como el aire.

Desviación de la luz: Cuando la luz entra en un nuevo medio en ángulo, el cambio de velocidad hace que los rayos se doblen (cambien de dirección). El grado de desviación depende del ángulo de incidencia y de los índices de refracción de ambos medios.

La reflexión ocurre cuando la luz choca contra una superficie y rebota. Existen dos tipos:

• Reflexión especular: Ocurre en superficies lisas (como un espejo). Los rayos de luz rebotan con el mismo ángulo con el que inciden, creando una imagen clara.
• Reflexión difusa: Ocurre en superficies rugosas (como una pared). Los rayos de luz se dispersan en todas direcciones, sin formar una imagen definida.

Ley de Snell:

Establece la relación matemática de la refracción: n₁· sen(θ₁) = n₂· sen(θ₂), donde n es el índice de refracción y θ el ángulo de la luz.

Aunque ambos son fenómenos de caracter ondulatorio hay que tener en cuenta una diferencia fundamental:

• Sonido: Onda mecánica (necesita un medio material para propagarse).
• Luz: Onda electromagnética (puede propagarse en el vacío).

Las ondas se producen por oscilaciones y vibraciones y se pueden clasificar en diferentes tipos, como las transversales (perpendiculares a la dirección de propagación) y las longitudinales (paralelas a la dirección de propagación)

Cambio de velocidad: La luz viaja a distinta velocidad en cada material. Al entrar en un medio con diferente densidad óptica (índice de refracción), reduce su velocidad.

• Una onda es una perturbación que se propaga a través del espacio y el tiempo, transportando energía sin transportar materia.
• Puede ocurrir en un medio material, como el agua o el aire (ondas mecánicas), o en el vacío, como la luz (ondas electromagnéticas).

La luz es una forma de energía electromagnética que se manifiesta como radiación en forma de fotones y se propaga como ondas electromagnéticas transversales a través del vacío o de un medio.

El sonido se transmite como ondas en medios materiales; por tanto, el sonido no puede transmitirse en el vacío.

Recordar que el sonido es una onda longitudinal que se propaga a través de un medio elástico, transportando energía mecánica de un lugar a otro.

Ejemplo:

Sonido: Más lento (aprox. 343 m/s en el aire). Luz: Extremadamente rápida (aprox. 300,000 km/s en el vacío).

• d1: distancia recorrida por el sonido hasta que vemos la luz del rayo
• d2: distancia que le resta recorrer al sonido
• D: distancia total entre el rayo y nosotros

• La luz y el sonido tienen un comportamiento ondulatorio, lo que les confiere propiedades únicas que les permiten propagarse en un espacio u objeto de manera particular.
• Generalmente, su propagación considera fenómenos de reflexión, refracción, emisión, absorción y transmisión de esas ondas.