Reflexión y refracción el eco

Al igual que la luz (u otra onda),
el sonido se refracta y refleja.

Cuando una onda viajando en un medio material se encuentra con un medio más denso, además de la refracción se produce el fenómeno de reflexión, que consiste en el rebote de la onda, devolviéndose al mismo medio.

Mientras que la onda refractada mantiene su fase, la onda reflejada la invierte.

En la siguiente escena, un frente de ondas plano se aproxima a la frontera entre los medios 1 y 2. Al llegar a los puntos de la frontera, aplicando el principio de Huygens, cada uno de estos se convierte en fuente de emisión. La superposición de todas estas nuevas ondas origina un nuevo frente (envolvente de todas ellas).

La onda que vuelve al medio 1 (reflexión) conserva la misma longitud de onda que la original. Pero debido a la diferente velocidad de la onda en ambos medios, la onda que se introduce en el medio 2 (refracción) tiene distinta longitud de onda que la original..

Los sonidos rodean los objetos que son pequeños en comparación con la longitud de onda. Un objeto que sea grande en comparación con la longitud de onda de un sonido reflejará buena parte de este sonido. Estos reflejos se llaman eco. El hecho de que los objetos reflejen el sonido ha sido aprovechado por el hombre en la navegación para localizar los icebergs o el fondo, en la pesca comercial para encontrar grandes bancos de peces, y en operaciones militares para determinar la posición de los submarinos.

Existen al menos cuatro tipos de información en el eco: la dirección de la cual procede, el cambio de frecuencia, la amplitud del sonido y el tiempo transcurrido entre la emisión y el retorno. Los cambios de frecuencia dan información del tamaño y forma del objeto reflector. La amplitud del sonido y el tiempo transcurrido dan indicios sobre la distancia.

Cuando un delfín viaja, por lo general mueve la cabeza lentamente a un lado y al otro, hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento es una especie de exploración global, que le permite al delfín ver un camino más ancho frente él. Pero si le interesa un objetivo pequeño, como por ejemplo un pez en medio del agua oscura, los movimientos exploratorios de la cabeza se vuelven rápidos y espasmódicos. Las frecuencias bajas tienen largo alcance pero no son direccionales, y los golpecitos de alta frecuencia sirven para investigaciones de corto alcance y alta definición.

Cuando hay gradientes de temperatura (variaciones de temperatura entre dos zonas), tal como sucede entre puntos distantes algunos cientos de metros, o que se encuentran a diferentes alturas, el camino que sigue el sonido es curvilíneo en lugar de recto. Esta es la razón por la cual nuestra percepción se confunde al intentar determinar auditivamente por dónde está pasando un avión.