Principio de Huygens
La propagación de una onda depende del movimiento de su frente de onda. Conforme avanza el frente de onda, el movimiento ondulatorio se propaga alcanzando nuevos puntos del medio.
El principio de Huygens nos permite explicar fenómenos ondulatorios relacionados con la propagación de la onda, tales como la reflexión, la refracción y la difracción. Fue desarrollado en 1678 por Christian Huygens (1629 - 1695), físico, astrónomo y matemático holandés en su obra "Tratado de la luz" y es una descripción geométrica del fenómeno de la propagación de las ondas a través del espacio.
Enunciado
- Cada punto de un frente de ondas puede considerarse un foco de ondas secundarias que se propagan en la misma dirección de la perturbación. La velocidad de propagación y frecuencia de estas ondas secundarias es la misma que la de la onda original.
- La superficie tangente (conocida como envolvente) a todas las ondas secundarias en un determinado instante es el siguiente frente de ondas.
Las siguientes imágenes te ayudarán a comprender claramente el significado del modelo planteado por Huygens:
Modelo del Principio de Huygens
La imagen izquierda ilustra el principio de Huygens en la propagación de una onda plana. La imagen derecha en una onda esférica.
Suponiendo el frente de ondas inicial, formado por el plano S1, cualquier punto de dicho plano (por ejemplo los puntos P1, P2 y P3) se comportan como focos emisores de ondas secundarias que se propagan en la dirección de avance de la onda y que se han representado en color rojo. Si consideramos v la velocidad de propagación en el medio (constante) y ∆t el tiempo de propagación de un frente de ondas al siguiente, puedes observar que las ondas secundarias tendrán un radio v·∆t y el nuevo frente de ondas S2 será la superficie tangente a todas ellas.
En el nuevo frente, los puntos P'1, P'2 y P'3 estarán en fase y serán, a su vez, focos emisores de nuevas ondas secundarias que darán lugar al siguiente frente de ondas. Observa que, dado que la velocidad es constante (suponiendo medios isótropos), un frente de ondas plano originará frentes de ondas planos y uno esférico, frentes de ondas esféricos.
En ocasiones observarás este principio enunciado como el Principio de Huygens-Fresnel, debido a las contribuciones que Augustin-Jean Fresnel (1788 - 1827) realizó al mismo cuando trataba de explicar la propagación de la luz y su difracción. Finalmente fue Gustav Robert Kirchoff (1824 - 1887) quien demostró, años después, que el principio de Huygens para la luz no es más que una consecuencia de la aplicación de las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo.
Como hemos indicado, el principio de Huygens permite dar una explicación geométrica a la la reflexión, la refracción y la difracción.
Y ahora... ¡Ponte a prueba!
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