4. Propagación de ondas

Para describir el movimiento de ondas que se propagan en dos o tres dimensiones son útiles los conceptos de frente de onda y de rayo.

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Se define el frente de onda como el conjunto de puntos del medio alcanzados por el movimiento ondulatorio en el mismo instante; o dicho con mayor precisión, el lugar geométrico de todos los puntos del medio con igual fase de vibración.


Animación 9. Oleg Alexandrov. Dominio público
Imagen 16. Fffred. Dominio público

La forma geométrica del frente de onda depende de la forma de la fuente de ondas y del medio en el cual se propaga. Si el foco es puntual y el medio es isótropo (posee propiedades idénticas en todas las direcciones) , los sucesivos frentes de onda son esferas concéntricas, cuyo centro común es la fuente; si el medio es bidimensional, resultan circunferencias concéntricas.

Si examinamos la onda en puntos muy alejados de la fuente productora, las esferas frentes de onda tendrán radios muy grandes y podrán considerarse planos.

Para representar las ondas, se dibujan los frentes separados una longitud de onda.

Atendiendo a la forma del frente de onda, las ondas se denominan esféricas, circulares, planas, etc. Las ondas planas pueden considerarse monodimensionales, ya que la propagación es según una dirección particular.

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Imagen 17.D-blume. Dominio público

Las líneas perpendiculares a los sucesivos frentes de onda se denominan rayos y corresponden a líneas de propagación de la onda.



Animación 10. Harrison. Creative commons

Es evidente que el tiempo requerido para que la onda avance entre dos frentes de onda es el mismo cualquiera que sea el rayo según el cual se mida.

Como la velocidad de propagación de una onda depende del medio, cuando la onda alcanza un medio distinto el rayo recorre un camino diferente en el mismo tiempo. Por esto, cuando una onda cambia de medio su frecuencia no se modifica pero si lo hace su longitud de onda.

En la animación puedes ver como al llegar la onda plana al segundo medio modifica su velocidad (va más lenta) y su longitud de onda (es menor).

Icono de IDevice de pregunta AV - Pregunta de Elección Múltiple
Produces una onda en la superficie del agua y observas que se propaga con una velocidad determinada. Al llegar a una zona de menor profundidad notas que la longitud de onda se reduce a la mitad. La nueva velocidad de propagación será:
  
El doble que la anterior.
La mitad que la anterior.
La misma que la anterior.