Tema 4: Ondas

1. Movimiento armónico.2. Ondas.3. Espectro electromagnético.4. Reflexión y refracción.5. Lentes.6. Interferencia y difracción.

1. Movimiento armónico (Gianc. 14.2)

•El movimiento armónico es el caso más simple y más extendido de movimiento oscilatorio.

•Ejemplos: péndulo, un punto de una cuerda vibrante, vibraciones en moléculas, etc.

•Características: •periodo: tiempo de una oscilación (T).•frecuencia: número de oscilaciones por unidad de tiempo f = 1/ T [f ] = 1/s = hercio = Hz.•amplitud: magnitud máxima de la oscilación (A).•frecuencia angular: ω = 2πf

Pos

ició

n de

la p

artíc

ula

Tiempo

Resonancia:http://www.youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs

Modos de vibración:

http://bumper.kettering.edu/~drussell/demos.html

http://www.youtube.com/watch?v=omk-TClMPKs

2. Ondas (Gianc. 15.2,4)

•Una onda es una perturbación que se propaga a través de un medio o del espacio.http://paws.kettering.edu/~drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html

•El caso más simple, y más importante, es el de una perturbación periódica (una oscilación)

http://www.falstad.com/ripple/http://paws.kettering.edu/~drussell/Demos/wave-x-t/wave-x-t.html

•Características de una onda:•velocidad (v): velocidad de propagación de la perturbación•periodo (T): periodo de la perturbación•frecuencia (f ): frecuencia de la perturbación•longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas (o dos valles).

3. Espectro electromagnético (Gianc. 31.6, 37.1,2,6)

•La radiación electromagnética es una onda que consiste en oscilaciones del campo eléctrico y magnético.

•Su velocidad en el vació es c = 300 000 km/s.

•La luz es radiación electromagnética con longitudes de onda entre los 400 y 700 nm.

•La luz tiene también naturaleza corpuscular: puede considerarse como un conjunto de cuantos o paquetes de energía: E = hf ( h = 6.626x10-34 J·s)

3. Espectro electromagnético (Gianc. 35.8, 37.1)

•La radiación electromagnética se genera cuando una carga oscila o cuando cambia su energía.

•Una sustancia emite radiación electromagnética por distintas razones:

• por estar a una cierta temperatura, ya que sus cargas sufren agitación térmica. El espectro resultante se llama espectro de radiación térmica o espectro del cuerpo negro y depende de la temperatura del cuerpo.

• si se excitan las cargas que contiene (electrones, núcleos atómicos), mediante descargas eléctricas u otras técnicas. El espectro resultante se llama espectro de emisión y depende de la sustancia.

•Una sustancia aborbe las mismas frecuencias que emite. Por tanto, el espectro de absorción es el “negativo” del espectro de emisión.

3. Espectro electromagnético (Gianc. 35.8, 37.1)

Espectros de emisión y absorción:

Espectro del cuerpo negro:

Ley de Wien:

4. Reflexión y refracción (Gianc. 31.1,2,4,5)

Aproximación de rayos de luz:

Reflexión: http://www.falstad.com/ripple/

Refracción: la luz se desvía cuando pasa de un medio a otro en el que viaja a diferente velocidad.

http://www.falstad.com/ripple/

http://www.youtube.com/watch?v=anJuZdL_vsw

Índice de refracción de un medio: n = c/v

5. Lentes (Gianc. 33.1,2,4,5)

Lentes convergentes Lentes divergentes

Formación de imágenes

El microscopio compuesto:

6. Interferencia y difracción (Gianc. 34,35)

La interferencia ocurre cuando se suman ondas de igual frecuencia que provienen de distintas fuentes. En un punto, la suma puede ser de menor intensidad que las ondas originales, si éstas llegan desfasadas a dicho punto (una cresta de una coincide con un valle de la otra):interferencia destructiva. Si llegan en fase (una cresta coincide con una cresta) la intensidad de la onda resultante es mayor: interferencia constructiva.

Patrón de interferencia:

http://www.falstad.com/ripple/

6. Interferencia y difracción (Gianc. 34,35)

La difracción es un caso especial de interferencia: la que ocurre entre las ondas que atraviesan un objeto.

Difracción de rayos X: es una de las técnicas más utilizadas para obtener la estructura de proteínas y otras moléculas.

http://www.falstad.com/ripple/

Patrón del ADN obtenido por Rosalind Franklin en 1950