Ejercicio resuelto de Ondas · Física · Castilla y León · 2022

Una onda pasa de un medio en el que su velocidad de propagación es $v_{1}$ a otro en que la velocidad es $v_{2} > v_{1}$. ¿Cómo cambian la longitud de onda, la frecuencia y la dirección de propagación?

Lo primero que hay que fijar es qué NO cambia. La frecuencia de una onda la impone el foco que la emite, no el medio por el que viaja: al pasar de un medio a otro, cada partícula del segundo medio se ve obligada a oscilar al mismo ritmo que las del primero.

$f_2=f_1$

La FRECUENCIA no cambia, y con ella tampoco el periodo.

La LONGITUD DE ONDA sí cambia, y lo hace en la misma proporción que la velocidad:

$v=\lambda\,f\Rightarrow \dfrac{\lambda_2}{\lambda_1}=\dfrac{v_2}{v_1}>1$

Como $v_2>v_1$, la longitud de onda AUMENTA: las crestas se separan al entrar en el segundo medio, como muestra la figura.

La DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN también cambia, salvo que la onda incida perpendicularmente a la superficie de separación. Es el fenómeno de la refracción, que describe la ley de Snell:

$\dfrac{\operatorname{sen}\hat\imath}{\operatorname{sen}\hat r}=\dfrac{v_1}{v_2}$

Al ser $v_2>v_1$, resulta $\operatorname{sen}\hat r>\operatorname{sen}\hat\imath$ y el rayo refractado se ALEJA de la normal. Además, si el ángulo de incidencia supera al ángulo límite, no llega a haber refracción y toda la onda se refleja.