Física - 1º B.D.
Ondas en una y dos dimensiones y sus fenómenos
5. Fenómenos ondulatorios en una y dos dimensiones
5.3. Interferencia de ondas
Si dos o más ondas se propagan por el mismo medio y se encuentran en un lugar del espacio se van a superponer o a interferir.
El siguiente video hasta el minuto 3:06, muestra la interferencia de ondas en una dimensión. Luego sigue explicando las ondas estacionarias, ellas no se estudiarán en este curso.
Video: Superposición de ondas y ondas estacionarias. Autor: Dalton Avogadro. Licencia Estándar de Youtube. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=K6_INgXrkl8.
La interferencia de ondas se puede explicar por el Principio de superposición.
Principio de superposición de ondas, plantea que la onda resultante del encuentro entre ondas que se desplazan a la vez por el mismo medio equivale a la suma de cada una de las ondas por separado. Después de encontrarse e interferirse, cada una de las ondas mantiene su forma original.
Interferencia en una dimensión
En el gif a continuación puedes visualizar una representación de dos pulsos que viajan por una cuerda tensa, se ha indicado un punto en el lugar donde se va a producir la interferencia. A la izquierda de dicho punto la cuerda se muestra azul y a la derecha roja . En la imagen de arriba, el pulso que se desplaza hacia la derecha tiene amplitud positiva y el que viaja hacia la izquierda tiene amplitud negativa al encontrarse en el círculo negro se observa la interferencia, la suma de ambos pulsos visualizándose en determinado instante que la cuerda se encuentra horizontal. A este tipo de interferencia se le llama destructiva. Luego de producirse la interferencia cada uno de los pulsos sigue viajando con el sentido que tenía antes.
En la imagen de abajo, ambos pulsos tienen amplitud negativa, al encontrarse en el
círculo negro se observa la interferencia, la suma de ambos pulsos
visualizándose en determinado instante un pulso de amplitud máxima. A este tipo de interferencia se le llama constructiva. Luego de producirse la interferencia cada uno de los pulsos sigue viajando con el sentido que tenía antes.
Interferencia en dos dimensiones
El video a continuación muestra la interferencia en la superficie del agua de dos focos puntuales utilizando una cubeta de ondas:
Video: Cubeta de ondas, interferencia. Autor: Castillodelascs.
Licencia Estándar de Youtube. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=ORgFE-QQM2w.
En la figura a continuación se ha tomado la imagen que se obtiene en la cubeta de ondas cuando se produce la interferencia de dos focos puntuales que vibran en fase. Se han llamado foco puntual 1 y 2 y se han representado las crestas de las ondas generadas por el foco 1 con color verde y las del foco 2 con rojo:
En los lugares donde se cruzan dos crestas (una circunferencia verde y una roja) o dos valles (imagina circunferencias con línea punteada entre dos circunferencias con línea llena) se produce interferencia constructiva.
La figura que sigue muestra las zonas donde se produce interferencia constructiva (donde se cruzan dos crestas o dos valles):
La siguiente figura muestra las zonas de interferencia destructiva que se encuentran intercaladas entre las zonas de interferencia constructiva. Estas líneas llamadas nodales surgen de la intersección de una cresta con un valle, piensa que muy similar a lo que ocurre en la cuerda del principio cuando uno de los pulsos viene por encima de la posición de equilibrio y se encuentra con otro que viene por debajo.
Ahora mostramos las líneas antinodales y nodales juntas en un mismo diagrama:
En la interferencia de dos focos puntuales vibrando en fase, se pueden observar zonas de interferencia constructiva rodeadas de zonas de interferencia destructiva. Aquí en las líneas nodales el agua se encuentra en reposo en la posición de equilibrio. En las líneas antinodales la amplitud de las crestas y de los valles es el doble de la que tendrían si sólo hubiera un solo foco vibrando.
Dato: Las líneas nodales y antinodales tienen geometría hipérbólica.