En física , un tanque de ondas es un tanque de vidrio poco profundo con agua que se usa para demostrar las propiedades básicas de las ondas . Es una forma especializada de un tanque de ondas . El tanque de ondas generalmente se ilumina desde arriba, de modo que la luz brilla a través del agua. Algunos tanques de ondas pequeños encajan en la parte superior de un proyector de transparencias , es decir, se iluminan desde abajo. Las ondas en el agua se muestran como sombras en la pantalla debajo del tanque. Se pueden demostrar todas las propiedades básicas de las ondas, incluidas la reflexión , la refracción , la interferencia y la difracción .
Las ondulaciones pueden generarse mediante un trozo de madera suspendido sobre el tanque con bandas elásticas de modo que apenas toque la superficie. A la madera se encuentra atornillado un motor que tiene un peso descentrado unido al eje. A medida que el eje gira, el motor se tambalea, sacudiendo la madera y generando ondulaciones.
Se pueden demostrar varias propiedades de las ondas con un tanque de ondas, entre ellas, las ondas planas , la reflexión, la refracción, la interferencia y la difracción.
Cuando el ondulador se baja hasta que apenas toca la superficie del agua, se producirán ondas planas.
Cuando se fija el ondulador con una bola esférica puntiaguda y se baja hasta que apenas toca la superficie del agua, se producirán ondas circulares.
Si se coloca una barra de metal en el tanque y se golpea suavemente la barra de madera, se puede enviar un pulso de tres o cuatro ondas hacia la barra de metal. Las ondas se reflejan en la barra. Si la barra se coloca en un ángulo con respecto al frente de onda, se puede ver que las ondas reflejadas obedecen la ley de reflexión. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión serán los mismos.
Si se utiliza un obstáculo parabólico cóncavo , un pulso de onda plana convergerá en un punto después de la reflexión. Este punto es el punto focal del espejo. Se pueden producir ondas circulares dejando caer una sola gota de agua en el tanque de ondas. Si esto se hace en el punto focal del "espejo", las ondas planas se reflejarán de vuelta.
Si se coloca una lámina de vidrio en el tanque, la profundidad del agua en el tanque será menor sobre el vidrio que en cualquier otro lugar. La velocidad de una onda en el agua depende de la profundidad, por lo que las ondulaciones se ralentizan a medida que pasan sobre el vidrio. Esto hace que la longitud de onda disminuya. Si la unión entre el agua profunda y la superficial está en un ángulo con respecto al frente de onda , las ondas se refractarán. En el diagrama anterior, se puede ver que las ondas se curvan hacia la normal. La normal se muestra como una línea de puntos. La línea discontinua es la dirección en la que viajarían las ondas si no hubieran encontrado la pieza de vidrio en ángulo.
En la práctica, mostrar la refracción con un tanque de ondas es bastante complicado de hacer.
Si se coloca un pequeño obstáculo en el camino de las ondas y se utiliza una frecuencia lenta, no se forma una zona de sombra, ya que las ondas se refractan a su alrededor, como se muestra a continuación a la derecha. Una frecuencia más rápida puede generar una sombra, como se muestra a continuación a la derecha. Si se coloca un obstáculo grande en el tanque, probablemente se observará una zona de sombra.
Si se coloca un obstáculo con un pequeño espacio en el tanque, las ondulaciones emergen en un patrón casi semicircular. Sin embargo, si el espacio es grande, la difracción es mucho más limitada. Pequeño , en este contexto, significa que el tamaño del obstáculo es comparable a la longitud de onda de las ondulaciones.
También se puede observar un fenómeno idéntico a la difracción de rayos X de una red cristalina atómica, lo que demuestra los principios de la cristalografía . Si se baja una rejilla de obstáculos al agua, con el espaciamiento entre los obstáculos aproximadamente correspondiente a la longitud de onda de las ondas en el agua, se verá la difracción de la rejilla. En ciertos ángulos entre la rejilla y las olas que se aproximan, las ondas parecerán reflejarse en la rejilla; en otros ángulos, las ondas pasarán a través de ella. De manera similar, si se altera la frecuencia (longitud de onda) de las ondas, las ondas también pasarán a través de ella o se reflejarán alternativamente, dependiendo de la relación precisa entre el espaciamiento, la orientación y la longitud de onda.
La interferencia se puede producir mediante el uso de dos cazos que se conectan a la barra de ondulación principal. En los diagramas que aparecen a continuación, a la izquierda, las áreas claras representan crestas de ondas y las áreas negras representan valles. Observe las áreas grises: son áreas de interferencia destructiva donde las ondas de las dos fuentes se cancelan entre sí. A la derecha se muestra una fotografía de una interferencia de dos puntos generada en un tanque de ondulación circular.