INTERFERENCIAS DE ONDAS(EXPERIMENTO DE YOUNG) Y ONDAS ESTACIONARIAS-Víctor Martínez

INTERFERENCIAS DE ONDAS

La primera parte de la clase de hoy ha consistido, aparte de comentar la magnífica entrada de Mario en el blog http://fisica2012riadelcarmen.blogspot.com.es/2012/12/viernes-30-de-noviembre-mario-osotolaza_2.html , en hablar sobre las interferencias de ondas. Para ello hicimos un mini experimento con un láser parecido al que realizo Young. Nosotros le hicimos con un láser que atravesó una célula especial que está compuesta por muchísimos agujeros que desvían la luz. A continuación os explico el experimento real hecho por Young:

Experimento de Young o de la doble rendija

¿Luz+Luz = Oscuridad? Pues sí, tan extraño como real.

 Esto es “fácil” de demostrar gracias al “Experimento de la doble ranura”. Este experimento realizado por primera vez por el científico Thomas Young en 1801 consiste en atravesar don puntos con un haz de luz, estos agujeros o ranuras han de ser pequeños en proporción con lo que lo atraviesa. Al atravesarlos cada ranura produce su propia frente de ondas, estos dos frentes son idénticos al tener un mismo origen ( el haz de luz del principio). A partir de ahí, aquellas ondas que lleguen a una pantalla situada detrás con la misma fase serán vistas con un gran brillo; sin embargo aquellas cuya fase sea diferente se verá oscuro ( de ahí lo de luz más luz es igual a oscuridad).

Este experimento está considerado como uno de los más bonitos de la historia, desgraciadamente no he encontrado ningún video donde se realizara.

Como posiblemente no haya quedado muy claro os dejo un video donde realmente se explica muy bien este experimento: http://www.youtube.com/watch?v=atYFsSksGa0

En este video nuestro amigo “el profesor cuántico” aunque tenga pinta de loco nos explica muy bien este experimento, y también nos explica la duda planteada en clase de porque los electrones se comportan de una forma similar a las ondas.

Para terminar el experimento de Young os dejo una animación por si os apetece probarla: http://www.walter-fendt.de/ph14e/doubleslit.htm

ONDAS ESTACIONARIAS

Después de realizar el experimento de Young nos disponemos a explicar las ondas estacionarias:

Las ondas estacionarias son aquellas ondas producidas por la interferencia de dos ondas idénticas pero con sentido opuesto. 

Al  juntarse la onda resultante tiene ciertas características que la hacen especial. La primera de ellas es que tiene unos puntos llamados nodos que no se mueven (puntos rojos en la imagen),otra característica tiene que ver con su longitud d de onda(λ) dependiendo del  tipo de onda estacionaria que obtengamos su λ será diferente; lo más habitual es obtener una onda cuya λ sea el doble que la primera. Un ejemplo muy claro se produce al agarrar una cuerda por ambos lados y producir una vibración en la cuerda, esto produce una onda que se desplaza a través de la cuerda, al llegar al extremo se refleja y vuelve la misma onda pero en el sentido contrario. Esto hace que se produzca ondas estacionaras en la cuerda que se pueden apreciar muy bien. 

Aquí os dejo una animación: http://www.mta.ca/faculty/science/physics/suren/Harmonics/Harmonics.html

Estas ondas estacionarias son muy comunes sobre todo en instrumentos. Los instrumentos de cuerda funcionan gracias a este fenómeno, por ejemplo en una guitarra al tocar una nota, fijamos una cuerda con el dedo y la hacemos vibrar para que se produzca un sonido. Esa cuerda al estar fijada por ambos lados produce una onda estacionaria que al final producirá un determinad sonido, dependiendo de donde coloquemos el dedo, es decir dependiendo de la longitud que le demos a la cuerda, se producirá un sonido u otro. Lo mismo pasa en los instrumentos de viento ya que también se producen ondas estacionarias en tubos  (http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/estacionarias/ondasLongEst.htm ).

Para terminar os dejo el ejercicio propuesto en clase sobre las ondas estacionarias:
Obtener todos los datos de la ecuación: y=3sen2π(3t-10x)

Amplitud(A)=3m

Periodo(T)=2π/2π3=0.33s

Longitud de onda (λ)=2π/2π10=0.1m

Velocidad(v)=λ/T=0.1/0.33=0.3m/s
Cambiar la ecuación de tal forma que tenga el sentido opuesto a la anterior:

Como la dirección viene dada por el signo que acompaña a la x solo hay que cambiar ese signo →y=3sen2π(3t+10x)
Obtener la ecuación de la onda estacionaria obtenida al interferir ambas ondas:

Hay que sumar ambas ecuaciones→ y=3sen2π(3t-10x) + 3sen2π(3t+10x)=

=6sen 6πt cos20x