La refracción acústica es el fenómeno por el cual una onda sonora cambia de dirección al pasar de un medio a otro con diferentes propiedades acústicas, o dentro del mismo medio si existen variaciones en su densidad, temperatura o velocidad del sonido. Este fenómeno es clave para entender cómo el sonido se propaga en entornos complejos, como en el aire, el agua o el interior de materiales sólidos.
¿Qué es la refracción acústica?
La refracción ocurre cuando una onda sonora encuentra una región con diferente velocidad de propagación, lo que provoca un cambio en su dirección. Esto se debe a que la velocidad del sonido depende de las características físicas del medio, como su densidad y elasticidad.
Ley de Snell
La refracción acústica puede describirse mediante una versión acústica de la Ley de Snell:
\( \frac{\sin \theta_1}{v_1} = \frac{\sin \theta_2}{v_2} \)
- \( \theta_1 \) es el ángulo de incidencia de la onda sonora.
- \( \theta_2 \) es el ángulo de refracción.
- \( v_1 \) y \( v_2 \) son las velocidades del sonido en los medios 1 y 2, respectivamente.
Cuando v2 > v1, la onda se inclina lejos de la normal; cuando v2 < v1, se inclina hacia la normal.
Factores que afectan la refracción acústica
Variaciones en la temperatura
En la atmósfera, el sonido se refracta debido a cambios de temperatura. El sonido viaja más rápido en aire caliente que en aire frío, lo que causa que las ondas sonoras se curven hacia regiones más frías.
Por ejemplo, en condiciones meteorológicas donde el aire cerca del suelo es más frío que en las capas superiores (inversión térmica), el sonido se curva hacia abajo, aumentando la distancia a la que puede ser escuchado. Por eso en un día frío percibimos los sonidos distantes más claros.
Cambios de densidad
En el agua o materiales sólidos, las diferencias en densidad o elasticidad entre capas pueden causar refracción. Por ejemplo, en el océano, las ondas sonoras se curvan hacia capas más profundas y frías.
Presión y altitud
En altitudes elevadas, la menor densidad del aire puede alterar la velocidad del sonido, afectando la dirección de propagación.
Tras comprender cómo el sonido se desvía al cambiar de medio a través de la refracción acústica, es momento de explorar la difracción acústica. Este fenómeno describe cómo las ondas sonoras rodean obstáculos o se expanden al pasar por aberturas, afectando su propagación en el espacio.