T3: Vibraciones y ondas · Ondas — FISICA PEvAU Andaluc%252525252525C3%252525252525ADa 2018

Ondas

Teoría

2018 · Extraordinaria · Suplente

3B-a

3. a) Discuta razonadamente la veracidad de la siguiente afirmación: “Cuando una onda incide en la superficie de separación de dos medios, las ondas reflejada y refractada tienen igual frecuencia e igual longitud de onda que la onda incidente”.

ReflexiónRefracciónFrecuencia+1

a) Análisis de la afirmación: ondas reflejada y refractada en la interfaz entre dos medios.

La afirmación es PARCIALMENTE CORRECTA. Para analizarla, debemos estudiar por separado qué ocurre con la frecuencia y con la longitud de onda en la onda reflejada y en la onda refractada.

1. La frecuencia

La frecuencia de una onda es una propiedad que depende exclusivamente de la fuente que la genera, no del medio de propagación. Cuando la onda incide en la superficie de separación entre dos medios, tanto la onda reflejada como la onda refractada conservan la misma frecuencia que la onda incidente:

f_{\text{incidente}} = f_{\text{reflejada}} = f_{\text{refractada}}

Esta parte de la afirmación es VERDADERA para ambas ondas (reflejada y refractada).

2. La longitud de onda — onda reflejada

La onda reflejada sigue propagándose en el mismo medio que la onda incidente. Por tanto, su velocidad de propagación no cambia. Dado que $v = f \cdot \lambda$ y tanto $v$ como $f$ se conservan, la longitud de onda tampoco cambia:

\lambda_{\text{reflejada}} = \lambda_{\text{incidente}}

Esta parte de la afirmación es VERDADERA para la onda reflejada.

3. La longitud de onda — onda refractada

La onda refractada se propaga en un medio diferente, por lo que su velocidad de propagación cambia ( $v_1 \neq v_2$ ). Aunque la frecuencia se mantiene constante, la longitud de onda SÍ cambia al cambiar el medio:

v = f \cdot \lambda \implies \lambda = \frac{v}{f}

Como $f$ se conserva pero $v_2 \neq v_1$ , se tiene:

\lambda_2 = \frac{v_2}{f} \neq \frac{v_1}{f} = \lambda_1

Esto es consistente con la Ley de Snell, que relaciona los ángulos de incidencia y refracción con las velocidades (o índices de refracción) de cada medio:

\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{v_1}{v_2} = \frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{n_2}{n_1}

Esta parte de la afirmación es FALSA para la onda refractada: su longitud de onda cambia al propagarse en un medio distinto.

Conclusión

La afirmación es PARCIALMENTE INCORRECTA. Es cierto que la frecuencia se conserva en todos los casos (incidente, reflejada y refractada). Sin embargo, la longitud de onda solo se conserva en la onda reflejada (mismo medio que la incidente), pero NO en la onda refractada, cuya longitud de onda cambia porque la velocidad de propagación en el nuevo medio es diferente.