domingo, 1 de julio de 2012

Ondas en Dos Dimensiones

Existen ocasiones en que las ondas marinas pasan a través de aberturas entre las rocas, como las que vemos aquí.

Foto de Tom Holub; Flickr; Light Interference.

Podemos ver cómo las olas se superponen, produciéndose interferencia en la zona posterior.
Esquematicemos, pues, esa fotografía: existe una doble abertura con una separación d y sobre ella inciden desde la izquierda frentes de onda planos. Las ondas se superponen en un punto cualquiera, como P.

Los frentes de onda azules alcanzan la doble abertura y cada una de las aberturas puntuales se transformará en un generador de ondas circulares. Como ambas rendijas son alcanzadas simultáneamente por el frente de onda incidente, las ondas circulares elementales se emitirán en fase.
            En determinado instante, dichas ondas alcanzarán un punto cualquiera P donde se superpondrán. La distancia recorrida por dichas perturbaciones es diferente, existiendo una diferencia de caminos:

                                               DX = X1 – X2                          

            Aplicando la condición de interferencia constructiva, resulta que en el punto P existirá un máximo de interferencia si se cumple la siguiente ecuación:
                                               X1 – X2 = nl                           

                                               Con n = 0, 1, 2, 3….

            Por el contrario, habrá un mínimo si
                                               X1 – X2 = N l/2                      

                                               Con  N = 1, 3, 5, 7….  (siempre impar)

De la superposición de las ondas resultan unas líneas hiperbólicas nodales (cuando la interferencia es destructiva) y antinodales (cuando es constructiva), tales como las que apreciamos debajo.



En el Phet de la Universidad de Colorado se puede oir la interferencia de sonidos utilizando un simulador
http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound