1. MOVIMIENTO ONDULATORIO. GENERALIDADES Todos estamos familiarizados con la idea de onda; así, cuando se deja caer una piedra a un estanque, la ondas de agua marchan radialmente hacia fuera, al tocar la guitarra vibran las cuerdas y las ondas sonoras se extienden en la proximidad del instrumento, cuando una emisora de radio está transmitiendo, las ondas electromagnéticas se propagan a través del aire o del vacío. Todos estos son ejemplos de movimiento ondulatorio y tienen en común dos importantes propiedades: la energía se traslada a puntos distantes y la perturbación marcha a través del medio sin que éste en su totalidad sufra ningún desplazamiento permanente. El movimiento ondulatorio consiste en la propagación de una propiedad física o una perturbación (variación de alguna magnitud física) descrita por un cierto campo, a través de un medio. El campo que describe la propiedad física puede ser: • Un campo electromagnético (caso de ondas electromagnéticas). • El desplazamiento transversal de una cuerda, la deformación de un resorte, la presión de un gas, etc. (caso de ondas elásticas). El medio que transmite las ondas puede ser el aire, una cuerda tensa, un líquido, etc. e, incluso el vacío (sólo para el caso de ondas electromagnéticas). Como la afirmación de que lo que se propaga en el movimiento ondulatorio es una propiedad física o perturbación es algo abstracta, conviene concretarla: En un movimiento ondulatorio se transmite o propaga una condición dinámica, esto es, cantidad de movimiento y energía. Cualquiera que sea la naturaleza del medio que transmite las ondas, ya sea el aire, una cuerda tensa, un cable eléctrico o el vacío, todos los movimientos ondulatorios están regidos por una cierta ecuación diferencial, la ecuación del movimiento ondulatorio. La parte matemática del problema consiste meramente en resolver esta ecuación con las adecuadas condiciones de contorno e interpretar después la solución apropiadamente.

 2. ONDAS ELÁSTICAS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

 Las ondas elásticas requieren un medio material como soporte a su transmisión. Tal sucede con las ondas sonoras, ondas en cuerdas, membranas, etc. En cambio, las ondas electromagnéticas no requieren necesariamente un medio material para su propagación. Con la excepción de las ondas superficiales en un líquido, la perturbación (sea ésta una deformación, una presión o el desplazamiento de un volumen) se propaga con una velocidad que depende de las propiedades elásticas del medio. Estas ondas elásticas son también llamadas sonido. En el lenguaje vulgar el sonido está relacionado con la sensación auditiva, i.e., vibraciones en la membrana auditiva provocadas por una onda elástica que se propaga a través de un gas, un líquido o un sólido. Sin embargo nuestro sistema nervioso sólo es sensible a frecuencias comprendidas entre 16 Hz y 20 kHz. Fuera de estos límites el sonido no es audible para los humanos, aunque a las ondas elásticas correspondientes se les sigue llamando sonido. La física de las ondas elásticas de frecuencia por encima de los 20 kHz se denomina ultrasónica. La ciencia que trata de los métodos de generación, propagación y recepción del sonido se llama acústica. En ambos tipos de ondas –elásticas y electromagnéticas- son las Ecuaciones de Maxwell las que explican la transmisión a distancia de energía y cantidad de movimiento. Tanto las ondas elásticas como las electromagnéticas satisfacen la “Ecuación de ondas” y su estudio formal es idéntico, aunque hay muchas diferencias en cuanto a velocidad de propagación, fenómenos de dispersión, etc.

7. ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES

 Frecuentemente, la perturbación que se propaga dando lugar al movimiento ondulatorio, se mide o por desplazamientos de las partículas de un medio elástico o por variaciones de una magnitud vectorial, como sucede en el caso de ondas EM. En cualquiera de los casos puede suceder que los desplazamientos de las partículas en torno a su posición de equilibrio, o las variaciones de la magnitud vectorial, tengan la misma dirección que la propagación, o dirección normal a la de propagación. Respectivamente, se habla de ondas “longitudinales” y “transversales”. Las ondas sonoras, por ejemplo, son longitudinales. Las ondas EM, en las que las magnitudes características de la perturbación son los campos eléctrico y magnético, son transversales. Los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y están situados en un plano normal a la dirección de propagación. Las ondas superficiales en líquidos, poseen simultáneamente carácter longitudinal y transversal: tanto el desplazamiento vertical como el horizontal satisfacen la Ecuación de Ondas.

 8. POLARIZACIÓN

 En las ondas transversales, la propiedad física que se propaga ξ r , estando en un plano normal a la dirección de propagación, en general, no se mantiene en la misma dirección al propagarse, sino que el extremo del vector ξ r describe una hélice cilíndrica, de donde surgen los diversos tipos de polarización de las ondas. Las figuras siguientes aclaran este fenómeno de la polarización.