1. El principio de Huygens

Alrededor de 1860 el físico danés Christiaan Huygens propuso un mecanismo muy útil y bastante sencillo para entender muchos de los fenómenos relacionados con la propagación de las ondas como la interferencia, la reflexión o la refracción.

Este mecanismo es conocido como principio de Huygens y básicamente explica cómo tiene lugar la propagación de una onda: cuando las partículas de un medio material son alcanzadas por una onda, estos puntos se vuelven a comportar como un foco emisor de ondas, creando una serie de ondas secundarias. El resultado global de todos estos puntos emitiendo ondas a la vez será la de un nuevo frente de ondas similar al anterior, con lo que la onda se irá propagando sucesivamente.

Grabación de animación de Educaplus

 

Un frente de onda es una superficie que pasa por todos los puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante. La perturbación en todos esos puntos tiene la misma fase. Podemos trazar una serie de líneas perpendiculares a los sucesivos frentes de onda. Estas líneas se denominan rayos y corresponden a las líneas de propagación de la onda.

En la siguiente animación puedes ver cómo visualizaba Huygens el fenómeno de la reflexión (que estudiaremos más adelante), por ejemplo en la superficie de un espejo:

Grabación de simulación de Jesús Peñas bajo licencia Creative Commons

Observa que los rayos que utilizamos con frecuencia para representar a una onda son perpendiculares al frente de ondas. En el caso de la reflexión el ángulo con que incide la onda es igual que el ángulo con el que se refleja.

Cuando el medio al que llega la onda es transparente, como el vidrio o el agua, además de la reflexión también se produce el fenómeno de la refracción, debido al cambio de velocidad de propagación de la onda en distintos medios. En el siguiente simulador puedes ver cómo se explica este fenómeno mediante el principio de Huygens:

Grabación de Simulación de Jesús Peñas bajo licencia Creative Commons

debido a que la onda viaja a diferente velocidad en los dos medios, el angulo de refracción no es igual al de incidencia. Más adelante veremos qué relación guardan ambos ángulos. 

Imagen de Josell7 en Wikimedia. CC

El tema de las ondas suele resultar dificultoso porque los fenómenos ondulatorios más comunes lo constituyen el sonido y la luz y en ninguno de ellos es posible visualizar las ondas mismas.

En los laboratorios contamos con aparatos como la "cubeta de ondas", los osciloscopios o los generadores de ondas en cuerdas que nos ayudan a visualizar y comprender las ondas. Recuerda que todas las ondas, ya sean mecánicas o electromagnéticas, se comportan en forma similar.

En este tema vamos a estudiar los fenómenos más significativos relacionados con las ondas.En algunos casos se tratará de fenómenos relacionados con la diferente velocidad de propagación de las ondas en diferentes medios materiales. En otros casos estudiaremos la interferencia entre ondas que alcanzan un punto en el mismo instante.