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1 Las ondas
Existen dos tipos de ondas en función de la dirección del movimiento de las
partículas y la dirección con la que se transmite la onda:
 Ondas transversales la dirección del movimiento de las partículas que
forman la onda y la dirección de la transmisión de la onda son
perpendiculares.
 Ondas longitudinales la dirección del movimiento de las partículas que
forman la onda y la dirección de la transmisión de la onda coinciden.
Características de las ondas:

A amplitud
Cresta
valle
-
-
La cresta es la posición de una partícula en que está más alejada de la
posición de equilibrio por arriba.
El valle es la posición de una partícula en que estás más alejada de la
posición de equilibrio por debajo.
La amplitud (A) es la distancia que hay entre una cresta o un valle y la
posición de equilibrio. Es una longitud, por lo que se expresa en m.
La longitud de onda () es la distancia que hay entre dos crestas o dos
valles consecutivos. Es una longitud, por lo que se expresa en m.
El período (T) es el tiempo que tarda una partícula de la onda en hacer una
oscilación completa desde una posición inicial hasta regresar a dicha
posición después de haber pasado por una cresta y un valle. Es un tiempo,
por lo que se expresa en s.
La frecuencia (f o ) es el número de veces que oscila una partícula de la
onda en 1 segundo. La unidad en el S.I. es el Hercio (Hz o s – 1). A mayor
frecuencia, mayor energía.
Según el medio por el que se desplaza, las ondas se pueden clasificar en:
 Ondas mecánicas: son las que se transmiten a través de un medio
material (ondas sonoras, sísmicas,…)
 Ondas electromagnéticas: son aquellas que se transmiten sin
necesidad de la existencia de un medio (radiación solar, luz….)
2. La luz
Es una onda transversal y electromagnética.
De todas las ondas electromagnéticas que existen sólo podemos observar una
franja muy pequeña a la que denominamos luz visible.
La amplitud de la onda nos indica la intensidad de la luz a mayor amplitud,
mayor intensidad. Por otro lado, la longitud de onda de la luz determina el color
de los objetos. A cada longitud le corresponde un color distinto.
Según el comportamiento de los distintos materiales frente a la luz podemos
distinguir:
 Cuerpos luminosos: son los que emiten luz, como por ejemplo el Sol.
 Cuerpos iluminosos: son los que reciben la luz y pueden ser:
- Transparentes: dejan pasar la luz y se pueden distinguir imágenes
a través de ellos.
- Translúcidos: permiten el paso de una parte de la luz, por lo que
no se puede distinguir claramente una imagen a través de ellos.
- Opacos: aquellos que no dejan pasar la luz a través de ellos.
Cuando un rayo de luz se encuentra con un cuerpo opaco en su trayectoria la
región situada por detrás no se ilumina y se forma una zona de ausencia de
luz, o sombra. Según la fuente de luz se pueden formar distintos tipos de
sombra:
 Si una fuente de luz es pequeña o puntual el contorno de la sombra es
nítido.
 Si la fuente de luz que ilumina al objeto opaco es externa, la sombra tiene
dos partes.
- Una parte oscura, en el centro, denominada sombra, donde no llega
ningún rayo de luz. Esta sombra tiene un contorno nítido.
- Alrededor de la sombra existe una zona que se llama penumbra, donde
pueden llegar algunos rayos de luz y que no tiene un contorno nítido.
Cuando la luz pasa a través de un objeto una parte se transmite y otra es
absorbida. El objeto al absorber parte de la luz que le llega, también se queda
con la parte de energía que ésta transporta.
La luz blanca está formada por ondas luminosas de diferentes frecuencias,
cada una correspondiente a un color distinto. Cuando la luz blanca llega a un
objeto una parte es absorbida por éste y otra parte es reflejada. Un objeto es
del color de la luz que no ha sido absorbida y que, por tanto, llega reflejada
hasta nuestros ojos.
2.1. Comportamiento de la luz.
Cuando la luz incide en la superficie de un medio no opaco, una parte de la luz
retorna hacia el medio de donde provenía y otra parte es absorbida por el
nuevo medio. Denominamos reflexión al fenómeno de retorno de la luz hacia el
medio de donde venía y refracción al fenómeno de absorción de parte de la luz
en el medio en el que incide.
La reflexión de la luz
Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando, incide sobre
una superficie sin atravesarla.
normal
Rayo incidente
rayo reflejado
i
r
superficie incidente
El rayo incidente es el rayo de luz que incide en la superficie de un medio y el
rayo reflejado es el que retorna al medio de procedencia.
La normal es la recta perpendicular a la superficie del punto de incidencia.
El ángulo de incidencia (i) es el que forma el rayo incidente con la normal,
mientras que el ángulo de reflexión (r) es el que forma el rayo reflejado con la
normal.
En la reflexión de un rayo de luz, el ángulo de incidencia es igual al ángulo de
reflexión. En función de la superficie sobre la que se refleja una imagen
distinguimos dos tipos de reflexión:
 La reflexión especular es aquella en que la superficie sobre la que se
refleja la imagen es plana y pulida, de forma que refleja total y
regularmente la luz. Los haces de rayos luminosos que inciden son
paralelos entre ellos y continúan siéndolos cuando reflejan.
 La reflexión difusa es aquella en que la superficie sobre la que se
refleja la imagen es irregular. En este caso los haces de rayos de luz
incidentes se reflejan en distintas direcciones ya que cada fragmento de
la superficie de reflexión refleja la luz en una dirección distinta al
presentar una normal con diferente dirección.
La refracción de la luz
La refracción es el cambio de dirección que experimentan los rayos de luz al
pasar de un medio a otro. Aquí el ángulo de incidencia no es el mismo que el
ángulo de refracción. Cuando la luz pasa a un medio en que la velocidad de
propagación es menor a la que tiene en el medio inicial, el ángulo de refracción
se acerca a la normal y se aleja de ella cuando en el segundo medio la
velocidad de la luz es mayor respecto a la que tiene en el primero.
Al aumentar el ángulo de incidencia de un rayo de luz en un medio
determinado, aumenta también el ángulo de refracción, de tal modo que llega
un momento en que el ángulo de refracción es de 90º. En estos casos
hablamos de refracción rasante y denominamos ángulo límite al ángulo
incidente que la produce.
Los rayos que inciden en el medio con un ángulo superior al límite no pueden
refractarse y se reflejan totalmente. Llamamos a este fenómeno reflexión total
de la luz.
2.2. Formación de imágenes en espejos
Los espejos son superficies pulidas en los que se refleja la luz de forma
especular. En el caso de un espejo plano, las características de la imagen
obtenida son:
 Tiene las mismas dimensiones que el objeto.
 La imagen que vemos se encuentra a la misma distancia del espejo que
la que existe entre el espejo y el objeto.
 Está lateralmente invertida. Este tipo de fenómeno se denomina
inversión especular.
Los espejos pueden ser planos o bien curvos. Según la curvatura, distinguimos:
Cóncavos:
- Tienen el recubrimiento metálico en la parte exterior de una
superficie curva.
- Se obtiene una imagen mayor a la real.
- Este tipo de espejos se utilizan, por ejemplo, para maquillarse.
Convexos:
- Tienen el recubrimiento en la parte interna de la superficie curva.
- Se obtiene una imagen más pequeña que la real.
- Este tipo de espejos se utiliza para controlar lo que pasa en un
espacio grande.
2.3. Formación de imágenes en lentes
Las lentes son objetos transparentes que reflactan la luz que pasa a través de
ellas. Un rayo de luz que pasa a través de una lente experimenta dos
refracciones: una al entrar y otra al salir de ella.
Pueden tener dos caras curvas (lentes esféricas) o una cara curva y otra plana.
Distinguimos distintos tipos de lentes según su forma:
Convergentes o convexas: son más gruesas por el centro que por los
extremos, concentran los rayos de luz en un punto.
La imagen de una lente convergente se forma en un punto llamado foco situado
por detrás de la lente. La distancia focal es la que existe entre el foco y el
centro geométrico de la lente, también denominado centro óptico.
Las lentes convergentes pueden dar dos tipos de imágenes según la distancia
de la lente a la que se halla el objeto.
- Si el objeto está a una distancia mayora que el valor de la distancia focal
de la lente, obtenemos una imagen invertida y situada al otro lado de la
lente. La imagen que se forma al otro lado de la lente se llama imagen
real. Conforma se va aproximando a la lente la imagen va aumentando
de tamaño.
- Si el objeto está a una distancia inferior al valor de la distancia focal de la
lente se forma una imagen derecha, mayor que el objeto y situada detrás
de éste. La imagen que se forma en el lado de la lente donde se
encuentra el objeto se llama imagen virtual. Éste es el mecanismo que
se utiliza en el uso de una lente convergente como lupa.
Divergentes o cóncavas: son más gruesas en los extremos que en el centro.
Dispersan los rayos de luz.
Forman imágenes derechas y más pequeñas que el objeto que se observa. Las
imágenes se forman al mismo lado de la lente en que se encuentra el objeto y
están más próximas a la lente que éste.
2.4. El ojo humano
El ojo es el órgano responsable de la visión y permite percibir el entorno que
rodea al organismo. El ojo está formado por el globo ocular y unas
estructuras anexas:
 Párpados forman una capa de protección para evitar el exceso de luz o
lesiones mecánicas.
 Las pestañas impiden la entrada de partículas en los ojos cuando están
abiertos.
 Glándula lacrimal produce un líquido que hidrata la parte delantera del
ojo y limpia su superficie de pequeñas partículas de polvo y otros
cuerpos extraños.
El globo ocular es una estructura esférica y está formado por tres capas
concéntricas: la esclerótica, la coroides y la retina.
- La córnea: membrana transparente situada delante del iris. Actúa como una
lente convergente que desvía la luz hacia el cristalino.
- El iris es un anillo muscular pigmentado que puede presentar colores.
- La pupila es una abertura circular situada en el centro del iris.
-
-
-
El cristalino es una estructura en forma de lente biconvexa aplanada que
actúa como una lente.
El humor acuoso es un líquido transparente que se encuentra entre la
córnea y el cristalino en una actividad denominada cámara anterior.
El humor vítreo es un líquido muy viscoso y transparente que ocupa la
cavidad entre la retina y el cristalino, la cámara posterior, que proporciona
forma y consistencia al globo acular.
La retina es la capa más interna del globo ocular y sensible a la luz. En la
retina hay células nerviosas que cuando son estimuladas por la luz emiten
impulsos nerviosos que llegarán al cerebro, donde se interpretan. Existen
dos tipos de células receptoras sensibles a la luz: los conos, que detectan
los distintos colores, y los bastones, que son sensibles a la intensidad
lumínica.
La coroides es la capa intermedia del globo ocular. Está muy vascularizada
y es oscura, de modo que no permite que la luz se refleje en ella.
La esclerótica es una capa gruesa y resistente que rodea el globo ocular
excepto en su parte anterior, donde se prolonga formando la córnea.
Los rayos de luz atraviesan la córnea y entran en el ojo por la pupila. La
abertura de la pupila cambia por acción de los músculos de iris en función de la
cantidad de luz que llegue del exterior. Así, en una situación de mucha
intensidad de luz los músculos del iris contraen la pupila y la cantidad de luz que
penetra en ele interior del ojo disminuye para que no se dañen las células de la
retina por una sobreexposición. Con poca luz, la pupila se dilata para poder
aprovechar el máximo de luz. Una vez atravesada la pupila la luz llega al
cristalino, el cristalino debe forma una imagen nítida sobre la retina para que las
células nerviosas transmitan la información hacia el cerebro.
Según la distancia a que se encuentra el objeto observado la imagen se genera
través de los músculos ciliares que lo rodean, de forma que con esta
deformación la imagen se forme en la retina y se pueda apreciar nítidamente.
Este proceso se denomina acomodación.
La imagen que se forma en la retina es invertida y más pequeña que la real. En
nervio óptico envía la información de la imagen hasta el cerebro donde se
interpretará corrigiendo la situación de inversión de la imagen.
Algunos de los problemas de visión más frecuentes son causados por una mala
acomodación del cristalino. Es el caso de la:
Hipermetropía: tienen dificultades en ver los objetos cercanos porque las
imágenes se forman detrás de la retina. Este problema se corrige mediante
lentes esféricas convergentes para que las imágenes se formen en la retina.
Miopía: tienen problemas para ver los objetos lejanos poque las imágenes de
los objetos lejanos se forman por delante de la retina. Para corregir este defecto
de la visión utilizan lentes esféricas divergentes para que las imágenes se
formen en la retina.
3. El sonido
Es una sensación que se produce en nuestro oído como consecuencia de la
vibración del aire. Es una onda que se propaga desde el punto en que se
produce a través de la vibración de las distintas moléculas de gases, líquidos o
sólidos. Se trata de una onda mecánica y longitudinal.
En un medio homogéneo, el sonido se transmite en todas las direcciones y a
una velocidad constante. La velocidad aumenta a medida que lo hace la
densidad del medio siendo más rápida en los sólidos que en los líquidos que en
los gases.
Los sonidos se distinguen entre ellos por su intensidad, tono y timbre.
- Intensidad indica la fuerza con la que se percibe un sonido y depende de
la amplitud. Nos indica si un sonido es más o menos fuerte.
- Tono indica si un sonido es agudo o grave y depende de la frecuencia. Los
sonidos con frecuencia alta son agudos y baja son graves.
- Timbre nos permite distinguir entre dos sonidos de la misma intensidad y
tono emitidos por distintos objetos.
3.1. Reflexión del sonido
Las ondas sonoras se propagan en línea recta y, al encontrar un obstáculo, se
reflejan.
La repetición de un sonido por la reflexión del sonido en un obstáculo es el eco.
La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.
Si el tiempo de separación entre el sonido emitido y el reflejado es menor que
0’1 segundos, nuestro oído percibe un solo sonido prolongado difícil de
comprender. Este fenómeno se denomina reverberación y se produce cuando la
distancia desde el lugar desde donde se emite el sonido y el objeto donde se
refleja es menor a 17 m. El tiempo durante el cual percibimos dicho sonido se
conoce como tiempo de reverberación.
3.2. La contaminación acústica
La intensidad de un sonido se valora a partir de la sensación sonora que nos
produce. Ésta sensación se mide, según una escala graduada en decibelios
(dB), con un instrumento denominado sonómetro. Se considera que por debajo
de 0 dB no podemos percibir sonidos aunque se produzcan y por encima de 120
dB el sonido puede dañarnos los oídos.
La contaminación acústica es un exceso de sonido que altera las condiciones
normales del medio ambiente en una determinada zona.
Para reducir o evitar la transmisión de sonidos molestos también pueden
utilizarse materiales denominados aislantes acústicos. Son materiales que
absorben el sonido e impiden su reflexión.
3.3. El oído
Está compuesto por tres partes:
 Oído externo, está integrado por el pabellón auricular, que comunica con
el conducto auditivo externo. Éste termina en una membrana fina y
elástica denominada tímpano.
 Oído medio se comunica con la faringe a través de la trompa de
Eustaquio. Esta comunicación permite compensar la presión del oído
medio respecto al oído externo y mantener la membrana timpánica tensa.
En el oído medio también se encuentran tres huesecillos llamados martillo,
yunque y estribo que comunican con el oído interno a través de la
ventana oval.
 Oído interno encontramos dos estructuras: el caracol, que es el órgano
encargado de la audición, y los canales semicirculares, que son los
órganos encargados del equilibrio.
El pabellón auditivo es el encargado de recoger los sonidos del medio,
concentrarlos y dirigirlos hacia el tímpano por el conducto auditivo externo. Al
recibir los sonidos, el tímpano vibra de acuerdo con las propiedades de la onda
sonora. El movimiento del tímpano se transmite a la cadena de huesecillos que
amplifican el sonido y lo transportan hasta el oído interno a través de la
ventana oval. Ésta provoca la vibración de un líquido que se halla en el interior
del caracol. Este líquido mueve a su vez los cilios de unas células que se
encuentran en la cara interna del caracol.
Las células ciliadas transforman las ondas sonoras trasportadas por líquido en
impulsos nerviosos que se transmitirán a través del nervio auditivo hasta el
cerebro, donde se interpretarán y el sonido será percibido.