Interferencia de onda | Ondas de luz | Física | Khan Academy en Español
Summary
TLDREl guion explora el fenómeno de la interferencia de ondas, ilustrando cómo ocurre cuando dos ondas se superponen en el mismo medio. Se explican conceptos clave como la interferencia constructiva y destructiva, demostrando cómo las ondas pueden amplificarse o cancelarse mutuamente dependiendo de su fase relativa. Se utilizan ejemplos de bocinas y láseres para mostrar cómo las ondas de audio y luz pueden interferir, y se discuten las implicaciones en la cancelación de ruido y la física de las ondas, abarcando su aplicación en experimentos de doble rendija y membranas delgadas.
Takeaways
- 🔊 La interferencia de ondas ocurre cuando dos ondas se superponen en el mismo medio, como sonido, luz o agua.
- 🎶 Al superponer dos ondas de audio, se puede observar una interferencia constructiva o destructiva, dependiendo de cómo se alineen las ondas.
- 📏 La interferencia constructiva sucede cuando los picos de las ondas coinciden, resultando en una onda más grande y un aumento en el volumen.
- 🌀 La interferencia destructiva ocurre cuando los picos de una onda coinciden con los valles de otra, anulándose mutuamente y resultando en silencio.
- 🔄 El desfasaje de 180 grados (o π radianes) entre dos ondas en fase es esencial para la interferencia destructiva.
- 🔄 Al invertir las conexiones de una fuente de onda (intercambiar positivo y negativo), se puede cambiar una interferencia constructiva a destructiva y viceversa.
- 🎚️ Al mover una fuente de onda (bocina) la mitad de la longitud de onda, se produce interferencia destructiva.
- 🔄 Mover una fuente de onda una longitud de onda completa respecto a otra, vuelve a alinearlas y produce interferencia constructiva.
- 🔢 La interferencia constructiva también puede ocurrir con diferencias de ruta que son múltiplos enteros de la longitud de onda (λ, 2λ, 3λ, etc.).
- 🔢 La interferencia destructiva ocurre con diferencias de ruta que son mitades de una longitud de onda multiplicada por un número impar (λ/2, 3λ/2, 5λ/2, etc.).
- 🔄 Si las dos fuentes de onda están desfasadas de π (180 grados), los resultados de interferencia constructiva y destructiva se intercambian.
Q & A
¿Qué sucede cuando dos ondas se traslapan en el mismo medio?
-Cuando dos ondas se traslapan en el mismo medio, se produce una interferencia de onda.
¿Cómo se puede visualizar la interferencia de onda con bocinas?
-Poniendo una bocina junto a otra y observando cómo las ondas de audio generadas se superponen en una región, creando una onda total de audio.
¿Qué se llama la interferencia de onda cuando los picos y los valles de dos ondas coinciden?
-Esa interferencia se llama interferencia constructiva, y ocurre cuando las ondas se combinan de forma constructiva para generar una onda más grande.
¿Cuál es el efecto que se escucha cuando se produce interferencia constructiva en bocinas?
-Se escucha una nota con un volumen alto, mucho más alto que la original, en este caso, el doble de alto.
¿Cómo se produce la interferencia destructiva con bocinas?
-La interferencia destructiva ocurre cuando el pico de una onda coincide con el valle de la otra, y viceversa, lo que resulta en la cancelación de la onda total.
¿Qué sucede auditivamente en una interferencia destructiva?
-En una interferencia destructiva, no se escucha nada, solo silencio, ya que las ondas se cancelan mutuamente.
¿Cómo se puede crear una onda desfasada 180 grados en una bocina?
-Se puede intercambiar la terminal positiva con la terminal negativa en la bocina, lo que hace que el aire no se mueva y no se transmita sonido.
¿Qué distancia se debe mover una bocina para tener interferencia destructiva si están en fase?
-Para tener interferencia destructiva, se debe mover una bocina la mitad de la longitud de la onda.
¿Cuál es la relación entre la diferencia en la longitud de la ruta que viajan las ondas y la interferencia constructiva o destructiva?
-Si la diferencia en la longitud de la ruta (Delta x) es un múltiplo entero de la longitud de onda (lambda), se tiene interferencia constructiva. Si Delta x es un múltiplo impar de la mitad de la longitud de onda, se tiene interferencia destructiva.
¿Cómo cambia la interferencia cuando se manipula el cableado de una bocina para invertir la fase de la onda?
-Al invertir la fase de una bocina intercambiando los cables, se intercambian los resultados de interferencia constructiva y destructiva.
Outlines
🔊 Interferencia de Ondas
Este párrafo explica el concepto de interferencia de ondas, que ocurre cuando dos ondas se superponen en el mismo medio. Se utiliza el ejemplo de dos bocinas para ilustrar cómo las ondas de audio pueden interferir constructivamente, sumando sus amplitudes y creando una onda resultante más grande, o destructivamente, cancelándose mutuamente y resultando en silencio. Se describen las condiciones para ambas interferencias, dependiendo de la fase en que se encuentren las ondas al momento de superponerse.
🎧 Aplicaciones de la Interferencia Destructiva
Este párrafo explora las aplicaciones prácticas de la interferencia destructiva, específicamente en la cancelación de ruido con audífonos. Se explica cómo invertir la fase de una onda, mediante el intercambio de cables en una fuente, puede resultar en la cancelación del sonido cuando se suman dos ondas desfasadas de 180 grados. También se discute cómo la posición relativa de dos fuente de ondas en fase puede ser ajustada para producir interferencia destructiva, y cómo la diferencia en la longitud de la ruta que recorren las ondas afecta el tipo de interferencia resultante.
🔄 Consecuencias de la Diferencia de Fase y Rutas
Este párrafo profundiza en cómo la diferencia en la longitud de la ruta que recorren dos ondas, junto con cualquier desfasamiento de fase inicial, determina si la interferencia será constructiva o destructiva. Se presentan las fórmulas para predecir el tipo de interferencia basada en la diferencia de ruta (Delta x) y la longitud de onda (lambda). Además, se discute cómo manipular la fase de una fuente de onda, como intercambiar cables, puede invertir los resultados de la interferencia, proporcionando una comprensión más profunda de cómo las ondas pueden combinarse para formar patrones audibles o silencio.
Mindmap
Keywords
💡Interferencia de ondas
💡Bocinas
💡Fase
💡Láser
💡Onda total
💡Interferencia constructiva
💡Interferencia destructiva
💡Longitud de onda
💡Desfasamiento
💡Ruido cancelación
Highlights
Interferencia de ondas ocurre cuando dos ondas se traslapan en el mismo medio.
Ejemplo de interferencia de ondas con bocinas y ondas de audio.
Representación de interferencia de ondas con un láser y ondas de luz.
Interferencia de ondas también se observa en olas de agua en un tanque.
Interferencia constructiva se da cuando los picos de las ondas coinciden.
Interferencia destructiva ocurre cuando los picos de una onda coinciden con los valles de otra.
La fase de una onda se refiere a su punto en el ciclo y puede estar en o fuera de fase.
Desfasaje de 180 grados o pi radianes causa interferencia destructiva.
Se puede inducir interferencia destructiva cambiando las terminales de una bocina.
Movimiento de una bocina media longitud de onda produce interferencia destructiva.
Movimiento de una bocina una longitud de onda completa produce interferencia constructiva.
Diferencia en la longitud de ruta (Δx) determina si hay interferencia constructiva o destructiva.
Interferencia constructiva ocurre cuando Δx es un múltiplo entero de la longitud de onda (lambda).
Interferencia destructiva ocurre cuando Δx es un múltiplo impar de la mitad de la longitud de onda.
Manipulación de fases y rutas de ondas es fundamental en experimentos de doble rejilla y membrana delgada.
La regla de interferencia de ondas es aplicable a una variedad de contextos, incluidas las ondas de luz y agua.
Transcripts
cuando dos ondas se traslapan en el
mismo medio decimos que hay una
interferencia de onda podemos imaginar
que esta caja es una bocina Y esta es la
onda de audio que genera O podría
representar a un láser y esta la onda de
luz que genera o incluso podría ser un
generador de ondas u olas en un tanque y
esta la onda que genera en el agua si
tenemos una segunda fuente de onda y
ambas se traslapan vamos a tener
interferencia de onda que se va a ver
más o menos así imaginemos que estas son
bocinas me gusta este ejemplo porque es
muy fácil de imaginar pongo una bocina
junto a la otra y así crearemos ondas de
audio en esta región y No necesariamente
voy a tener dos ondas de audio podemos
imaginarlo como tener una onda total de
audio Cómo encontraremos el tamaño de
esta onda total podemos poner un eje
aquí que me ayudará a pensar sobre esto
lo pongo Aquí y ahora nos preguntamos
Cuál fue el valor de la primera onda
tomamos este valor y cuál fue el valor
de la segunda onda Ahora vamos a sumar
ambos valores y el resultado será el
valor de la onda Total que en este caso
se
duplica ahora tomo este punto y veo
cuánto vale En la primera onda y en la
segunda onda y lo sumo de nuevo se
duplica y ahora el punto en la onda
Total no va a ser Tan Alto Como el
anterior Aquí voy a tener cero y ya nos
vamos dando cuenta de lo que sucede aquí
aquí abajo vamos a tener cantidades
negativas que se duplican y si
graficamos y si graficamos esto
Tendremos una gran onda total de audio
que luce así está
amplificada aquí tenemos una posibilidad
cuando se traslapan dos ondas como es
este caso en donde los picos coinciden y
los valles también coinciden esto es una
interferencia constructiva cuando los
picos coinciden y los valles coinciden
tendremos lo que se llama
interferencia constructiva por qu estas
ondas se combinan de forma constructiva
y generan una onda más grande qué es lo
que escucharías si nuestro oído se
encontrara por acá esperando escuchar el
sonido pues escucharías una nota con
volumen alto mucho más alta que la
original el doble de alto de hecho lo
que tiene sentido ya que tenemos dos
bocinas y por eso es el doble de alto lo
que es un poco más difícil de comprender
es que también podemos tener algo
llamado interferencia destructiva Cómo
luce esto imaginen que tenemos dos
bocinas pero ahora las ondas lucen así
el pico de una onda coincide con el
valle de la otra y el valle de la
primera onda coincide con el pico de la
segunda esto estas ondas están fuera de
fase antes cuando se veían así estas
ondas decimos que están en fase porque
lucen idénticas los picos con los picos
y los valles con los valles en cambio
estas se encuentran fuera de fase Qué
tan lejos se encuentran de la fase
digamos que estas se encuentran
desfasadas 180 gr la fase se refiere a
qué punto en el ciclo de la onda se
encuentra la onda y estas dos comienzan
por completo separadas
quizás piensen que la diferencia es de
360 gr pero piensen que si dan una
vuelta de 360 gr terminarán en el mismo
lugar Si desfasamos estas ondas 360 gr
terminarán luciendo igual es por eso que
estas están desfasadas 180 gr para que
queden exactamente opuestas que
coincidan picos con Valles o si les
gustan los radianes estarán pi fuera de
fase porque pi es igual a 180 gr ahora
tomo estas dos bocinas y las vamos a
poner en el mismo lugar y nos va a
quedar algo así y ahora lo que va a
pasar es que si agrego mi eje para
ayudarme a visualizar
esto voy a calcular cómo queda mi onda
total tomo este valor en la primera onda
y lo sumo el valor de este punto en la
segunda onda sumo una cantidad positiva
con una negativa y me queda cero por por
acá tenemos 0 más 0 que nos da c y ahora
sumamos el valle de la primera onda con
el pico de la segunda onda y al sumar
ambos valores me queda de nuevo cero
seguramente ustedes ya saben lo que va a
pasar aquí vamos a tener una línea plana
y nada de ondas estas dos ondas se
cancelan mutuamente y a esto le llamamos
no interferencia constructiva sino
interferencia
destructiva ya que estas ondas se
combinan de forma destructiva para no
formar onda alguna lo cual es muy
extraño cómo es posible que dos ondas no
produzcan onda alguna pues es así como
sucede si tuviéramos nuestro oído Aquí
qué escucharías si tuviéramos solo una
bocina escucharías sonido si solo
tuviéramos la segunda bocina también
escucharías sonido pero si tuviéramos
ambas bocinas al mismo tiempo no
escucharías nada
solo silencio esto es difícil de creer
pero es cierto Así es como funcionan los
audífonos que cancelan ruido si tomamos
una señal exterior y enviamos
exactamente la misma señal pero
desfasada pi en su fase o desfasada 180
gr se van a cancelar por lo que podemos
combatir el ruido con más ruido si lo
tenemos exactamente fuera de fase
tendremos silencio o algo muy similar y
ustedes pueden preguntarse cómo hacemos
para que en una bocina tengamos la onda
desfasada A 180 gr no es difícil si se
fijan en la parte de atrás de la bocina
vamos a limpiar
esto dentro veremos una terminal
positiva y una terminal negativa y
podemos intercambiar la terminal
positiva con la terminal negativa y
viceversa de manera que cuando una
bocina trate de empujar el aire hacia
fuera de manera que cuando una bocina
trate de emp el aire hacia fuera
Recuerden que la bocina tiene un
diafragma que se mueve hacia delante y
hacia atrás cuando una de las bocinas
trate de empujar el aire hacia fuera la
otra bocina tratará de jalar el aire
hacia dentro por lo que el resultado
neto es que el aire no se va a mover
pues tenemos fuerzas iguales y opuestas
en él el aire no se mueve y por lo tanto
no habrá sonido ya que el aire tiene que
oscilar para transmitir sonido lo que
tenemos interferencia destructiva Esta
es la forma en la que podemos poner una
bocina fuera de fase Aunque es posible
que ustedes no quieran meterse con el
cableado de sus bocinas y de hecho no
deberían hacerlo si no quieren recibir
un choque eléctrico pero si tengo dos
bocinas En fase quizás piensen que no
hay forma de tener interferencia
destructiva pero sí la hay sin tener que
meterse con los cables cuando queríamos
las bocinas En fase solo tuvimos que
alinearlas para tener interferencia
constructiva pero no tengo por qué
ponerlas juntas puedo poner una de las
bocinas ligeramente por delante de la
otra y vean lo que sucede se van
desfaz Mi pregunta es qué tan lejos debo
de poner las bocinas para tener una
interferencia
destructiva Vamos moviéndola hasta que
luzca así ahora está fuera de fase y
tendremos interferencia destructiva Qué
tan lejos moví la bocina hacia delante
si nos fijamos Aquí estaba el frente de
la bocina originalmente y ahora quedó el
frente de la bocina aquí qué tanto de la
longitud de onda moví la bocina Pues fue
la mitad de la longitud de la onda Si
tomamos dos bocinas que están en fase y
movemos una hacia delante la mitad de la
longitud de la onda tendremos
interferencia destructiva si pongo mi
oreja aquí no escucharé nada ya que
aunque estaban en fase moví una bocina
media longitud de onda hacia delante
alineándose de manera destructiva y no
escucharé nada pero si regresamos a como
estábamos al principio si movemos la
bocina hacia delante toda una longitud
de onda Ahora tendremos de nuevo una
interferencia constructiva Así que si
nos movemos toda una longitud de onda
como lo estoy marcando aquí no nuestra
bocina estaba aquí y ahora está acá Todo
esto es una longitud de onda completa y
tengo interferencia constructiva y ahora
escucharé el doble de sonido que con una
sola bocina Así que la moraleja de la
historia es que podemos tener
interferencia constructiva o destructiva
con bocinas que están en fase
dependiendo de la diferencia en la
longitud que ambas ondas viajan la onda
do viaja esta distancia para llegar a mi
oído que le llamaré x2 y la onda 1 viaja
esta distancia para llegar a mi oído y
le llamaré x1 ahora vemos la diferencia
entre x2 y x1 la diferencia en la
longitud de la ruta que viajan estas
ondas y que será esta cantidad a esta
diferencia le llamaremos Delta x y vimos
que si esto es igual a lambda tendremos
interferencia constructiva y si es esto
es igual a la mitad de lambda tendremos
interferencia destructiva pero Estos no
son los únicos valores que podemos tener
y voy a escribir este resultado
importante si Delta x es igual a lambda
o 2 lambda o 3 lambda imaginen que
movemos esta bocina otra longitud de
onda completa tendríamos las ondas En
fase nuevamente cualquier valor entero
que multiplique a lambda incluyendo Endo
cero nos va a dar interferencia
constructiva incluimos cero porque es el
caso en el que tendremos ambas bocinas
en el mismo lugar tendremos
interferencia constructiva siempre que
las ondas estén en
fase también vimos que a la mitad de la
longitud de onda encontramos
interferencia destructiva pero este no
es el único caso en el que podemos
encontrarla cualquier mitad de onda
multiplicado por un impar también nos
dará interferencia destructiva no puedo
tener 2 entre 2 porque sería igual a
lambda pero sí puedo tener a 3 lambda /
2 o 5 lambda / 2 o 7 lambda / 2
cualquiera de estos nos dará
interferencia destructiva pues causará
que coincidan los picos con los valles
de manera que se cancele el
sonido Este es un resultado importante
si tenemos dos bocinas que estén en fase
es decir que comiencen con la misma onda
la segunda bocina inicia su onda de la
misma manera que la primera bocina
inicia su onda la única diferencia será
la diferencia en la longitud de la ruta
Este es un resultado importante porque
nos permite saber si tenemos una
interferencia constructiva o
destructiva Pero esto es suponiendo que
no tenemos diferencia alguna en la fase
desde el inicio Qué pasaría si yo
manipulo el cableado de una de las
bocinas e intercambio los cables de las
terminales positiva y negativa de manera
que la onda de la primera bocina s hacia
arriba cuando la onda de la segunda
bocina sale hacia abajo Qué pasará en
este caso pues se pueden imaginar que
estos resultados se van a intercambiar
Si vemos este caso en el que comenzamos
con dos ondas fuera de fase y ahora si
comenzamos con una diferencia de Cero en
las longitudes de las rutas tendremos
una interferencia destructiva en lugar
de una interferencia constructiva Y si
muevo todo esto una longitud de onda
hacia delante de nuevo tendré
interferencia destructiva y lo mismo
tendré si la muevo dos lambdas de
distancia y así sucesivamente por lo que
los múltiplos enteros de lambda nos
darán interferencia destructiva qué pasa
con las Mitades de longitud de onda Aquí
podemos ver que nos da una interferencia
constructiva con las ondas en fase si la
adelanto 3 med2 de lambda también tendré
las ondas alineadas y una interferencia
constructiva Así que si comenzamos con
dos Fuentes que están desfasadas pi
veces tendremos lo contrario de lo que
tuvimos en el resultado anterior si una
bocina está desfasada pi veces de la
otra bocina y recuerden que no tienen
que ser bocinas pueden ser cualquier
fuente de onda si esto sucede Entonces
vamos a intercambiar los resultados
ahora estos nos darán las interferencias
constructivas Y estos otros nos darán
las interferencias
destructivas tendremos los resultados
Opuestos Aquí tengo que insistir
nuevamente que esto no aplica solamente
para bocinas también aplica para la luz
en experimentos de doble rejilla y
también para experimentos de membrana
delgada también aplica para ondas en el
agua y para cualquier fuente de de onda
es la regla fundamental para casi todos
los aspectos de la interferencia de
ondas la diferencia en la longitud de la
ruta en conjunto con el hecho de que
haya un desfasamiento de pi relativo
entre las dos ondas o no determinarán Si
tenemos una interferencia constructiva o
destructiva
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