En este artículo, discutiremos el efecto de la refracción en la frecuencia, cómo la refracción afecta la frecuencia, con hechos detallados.
A medida que una onda se propaga de un medio a otro, la velocidad de la onda cambia y, por lo tanto, la longitud de onda también varía. Debido a esto, la onda cambia su dirección de propagación formando un ángulo de refracción.
¿Qué es la refracción?
Una longitud de onda de luz, sonido o cualquier vibración que atraviesa el medio se llama refracción.
En la refracción, la dirección de la onda cambia y se propaga en un ángulo de refracción que depende de la densidad, la temperatura y el gradiente de presión del medio.
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¿La refracción afecta la frecuencia?
Una onda de cierta amplitud que se propaga desde dos medios diferentes, la la amplitud de la longitud de onda varía dependiendo de la densidad del medio a través del cual viaja.
Si la onda viaja de un medio más raro a uno más denso, la velocidad de la onda disminuye y la amplitud de la longitud de onda también disminuye. Lo mismo se invierte cuando una onda viaja del medio más denso al más raro.
La velocidad de la onda está dada por la ecuación
Velocidad=Frecuencia*Longitud de onda
v=f*λ
donde v es la velocidad de una onda
f es una frecuencia de la onda
λ es una longitud de onda
A medida que la velocidad de la onda aumenta o disminuye, la longitud de onda también aumenta o disminuye respectivamente y, por lo tanto, la frecuencia de la onda permanece sin cambios.
Considere una onda que viaja desde dos medios diferentes. Sea n2>n1, que el segundo medio sea más denso que el medio 1.
A medida que la onda se propaga desde el medio 1 que tiene un índice de refracción n1 a medio 2 con índice de refracción n2, la velocidad de la onda disminuye porque el medio 2 es más denso que el medio 1 y la amplitud de la onda también se reduce. Nuevamente, a medida que la onda regresa al medio anterior, es decir, del medio más denso al más raro, la longitud de onda y la velocidad de la onda vuelven a aumentar. En el proceso, la frecuencia de aparición de los nodos de la onda sigue siendo la misma.
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¿El índice de refracción afecta la frecuencia?
El índice de refracción determina el ángulo de refracción al pasar de un medio a otro.
La velocidad de la onda en el medio depende del índice de refracción de ese medio, pero la frecuencia de la onda no se ve afectada por el índice de refracción.
El índice de refracción del medio se establece mediante la ecuación como
n=c/v
Donde n es un índice de refracción del medio
c es la velocidad de la luz, c=3* 108Sra
v es la velocidad de la luz en el medio
Si la velocidad de la luz disminuye mientras se propaga desde el medio, esto implica que el índice de refracción es mayor que 1.
En el vacío, la velocidad de la luz sigue siendo la misma y, por lo tanto, el índice de refracción del vacío es uno, y un rayo de luz viaja haciendo 1800 ángulo.
Si el índice de refracción del medio es superior a 1, la longitud de onda de la onda se reduce; y mientras viaja de un medio más denso a uno más raro, la longitud de onda aumenta, pero la frecuencia de la onda sigue siendo la misma.
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¿Se ve afectada la refracción por la frecuencia?
La frecuencia de la onda no cambia después de la refracción.
El índice de refracción de la onda es directamente proporcional a la permitividad del medio y determina qué tan rápido puede viajar la onda a través del medio. La permitividad depende de la frecuencia de la longitud de onda en el medio.
Podemos hablar de la permitividad del medio en función de la densidad que decide significativamente la velocidad de la onda en el medio. En un medio más raro, la permitividad será mayor porque la frecuencia de la luz se reducirá a medida que aumente la longitud de onda. La velocidad de la onda aumentará, por lo tanto, el ángulo de refracción será mayor.
En un medio que tenga menos permitividad, la frecuencia de la onda que se propaga desde el medio será mayor, por lo que la longitud de onda será menor, la velocidad de la onda disminuirá y la onda se refractará en un ángulo menor. Esto es en el caso de un medio más denso.
¿Por qué la refracción no afecta la frecuencia?
La frecuencia de la onda que se propaga desde diferentes medios no cambia.
La energía de la onda se conserva antes y después de la refracción, lo que implica que la frecuencia de la onda no se ve afectada.
La energía asociada a la onda viene dada por la ecuación
E=hf=hv/λ
A medida que la velocidad de la onda aumenta o disminuye según la permitividad del medio, la longitud de onda de la onda también aumenta o disminuye respectivamente y, por lo tanto, la frecuencia no se ve afectada.
La velocidad es directamente proporcional a la longitud de onda que se propaga en el espacio. Mientras se propaga desde medios que tienen diferentes densidades, la velocidad, la amplitud y, por lo tanto, la longitud de onda de la onda difieren, pero el número de ondas que se producen por unidad de tiempo sigue siendo el mismo incluso después de la refracción.
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¿La frecuencia afecta el ángulo de refracción?
El ángulo de refracción depende del cambio en la velocidad de la onda que varía mientras viaja de un medio a otro.
Según la densidad del medio, la velocidad de la onda varía y se desvía en un ángulo particular en la refracción.
Considere que una onda de luz se propaga del aire al vidrio, entonces el índice de refracción del medio viene dado por la Ley de Snell como
naire/nvaso= senθr/senθi
El índice de refracción es directamente proporcional a la velocidad de la onda en diferentes medios mientras se propaga, entonces
naire/nvaso=v2/v1
Por lo tanto,
v2/v1= senθr/senθi
El ángulo de refracción depende de la velocidad de la luz después de la refracción y el ángulo de incidencia depende de la velocidad de la luz incidente.
Como la velocidad es producto de la longitud de onda y la frecuencia, podemos escribir
v2/v1= λ2f/ λ1f
La frecuencia de la luz permanece igual después de la refracción, por lo tanto,
v2/v1= λ2f/ λ1f
Es decir,
pecador/senθi=v2/v1= λ2/ λ1
Para una longitud de onda constante, la velocidad de la onda aumentará al aumentar la frecuencia de la onda y la onda se refractará en un ángulo mayor después de la refracción. Si la frecuencia es menor, se deducirá la velocidad de la onda y el ángulo de refracción será menor.
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Preguntas frecuentes
¿La longitud de onda de la luz varía en el vacío?
La longitud de onda de la luz corresponde directamente a la velocidad de la luz.
La velocidad de la luz no cambia mientras viaja a través del vacío, es decir, v=c, por lo tanto, el índice de refracción n= c/v = 1. Dado que v permanece constante, la longitud de onda también es constante.
¿La temperatura afecta la refracción de la luz?
La refracción de la luz depende del índice de refracción, la densidad, la permitividad del medio y la temperatura también.
Si la temperatura aumenta, la densidad del medio cae y la velocidad de la onda en el medio aumentará. Por lo tanto, el rayo refractado se desviará formando un ángulo mayor con la normal.
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