Fenomeni ondulati

Il riflesso della luce è un fenomeno ondulato che ci consente di vedere l'immagine di un edificio chiaramente riflesso nei pannelli di vetro dell'altro

Cosa sono i fenomeni ondulati?

IL fenomeni ondulati Si svolgono quando le onde si diffondono in un mezzo e trovano altre onde, con cambiamenti nel mezzo, bordi, lacune e ostacoli in generale. Ciò provoca alterazioni alla forma delle onde e al loro spostamento.

Onde l'energia del trasporto, non importa. Se guardiamo bene, quando una pietra viene gettata in uno stagno, che si diffonde nell'acqua è il disturbo, poiché le molecole del fluido si spostano brevemente dalla sua posizione di equilibrio e tornano non appena il disturbo si allontana.

Poiché non vi è alcun trasporto di materia, possiamo aspettarci che le onde si comportino in diversi modi come farebbero gli oggetti quando interagiscono.

Le onde riescono a attraversare media diversi e persino ad occupare lo stesso spazio allo stesso tempo, qualcosa che le particelle di pasta non possono fare, almeno a livello macroscopico (gli elettroni hanno massa e possono sperimentare fenomeni ondulanti).

Tra i principali fenomeni ondulanti che possiamo osservare in natura ci sono la riflessione, la rifrazione, l'interferenza e la diffrazione.

Sia la luce che il suono, così prezioso per i sensi, si comportano come onde e sperimentano tutti questi fenomeni, all'interno delle differenze nelle rispettive natura.

Ad esempio, la luce non ha bisogno di materiale per diffondersi, mentre il suono lo fa. Inoltre, la luce è un'onda trasversale (il disturbo è perpendicolare alla direzione in cui si muove l'onda), mentre il suono è un'onda longitudinale (il disturbo e lo spostamento sono paralleli).

Tipi di fenomeni ondulanti

Nonostante la loro diversa natura, tutte le onde hanno in comune i seguenti fenomeni ondulanti:

Riflessione

Riflessione e rifrazione della luce. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando le onde viaggiano a volte trovano bordi che separano un mezzo da un altro, ad esempio un impulso che viaggia attraverso una corda che tiene saldamente fino a un'estremità.

Una volta che l'impulso raggiunge la fine della corda, ritorna in gran parte, ma lo fa investire. Si dice quindi che il polso sperimenta riflesso, cioè si riflette nel confine tra la corda e il supporto.

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L'investimento a impulsi è dovuto alla reazione esercitata dal supporto sulla corda, che per legge dell'azione e della reazione ha la stessa direzione e grandezza, ma per il resto. Per questo motivo l'impulso viene invertito quando viaggia indietro.

Un'altra possibilità è che la corda abbia una certa libertà nel soggetto estremo, ad esempio è annotata su un anello che può scivolare su una barra. Quindi l'impulso inviato attraverso la corda non restituisce invertito.

In termini generali, quando un'onda si diffonde e raggiunge il limite che separa due mezzi diversi, sperimenta un cambiamento di direzione. All'onda che è nota come un'onda incidente, che ritorna è l'onda riflessa e se una parte viene trasmessa all'altro mezzo, è noto come un'onda rifratta.

Il suono è un'onda, quindi sperimenta il riflesso quando si parla in una stanza vuota. La luce è anche un'onda e possiamo vederla riflettere nello specchio, sulla superficie silenziosa di uno stagno o nella finestra un grattacielo.

Rifrazione

La matita sembra piegata a causa della rifrazione che la luce soffre mentre passa da un mezzo a un altro. Fonte: Wikimedia Commons.

Il fenomeno della rifrazione si verifica quando un'onda passa da un mezzo a un altro, ad esempio dall'aria all'acqua. Una parte dell'onda viene trasmessa al secondo mezzo: l'onda rifratta.

Quando si tenta di afferrare un oggetto immerso nella parte inferiore di una fontana o di un secchio, è molto probabile non raggiungerlo, anche se la mano è diretta dove si trova l'oggetto. E questo perché i raggi di luce hanno cambiato la loro direzione quando sono passati dall'aria all'acqua, cioè hanno sperimentato rifrazione.

Inoltre la velocità con cui le onde si muovono variano a seconda del mezzo. Nel vuoto, le onde leggere si muovono con velocità costante c = 300.000 km/s, ma nell'acqua la velocità diminuisce fino a (3/4) C e ancora più vetro: A (2/3) C.

La velocità della luce in un mezzo dipende dall'indice di rifrazione di questo, definito come il motivo tra C e la velocità e che la luce ha nel mezzo:

N = c/v

Il fenomeno è analogo a un carrello giocattolo che rotola su un pavimento duro di ceramica o legno molto tirato e improvvisamente arrotolato su un tappeto. Non solo modifica il tuo indirizzo, ma riduce anche la velocità.

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Assorbimento

Le onde radio verranno assorbite mentre si separa dal centro di emissione.

Se l'onda incontra un mezzo diverso, può succedere che produce tutta l'energia che trasporta e la sua ampiezza è zero. Si dice quindi che l'onda sia stata assorbita.

Interferenza

Le onde sonore possono vivere insieme, ma uno sarà sovrapposto all'altro. Questo accade quando parliamo al telefono, ma in background c'è una partita di calcio in televisione.

Due oggetti non condividono il loro spazio, tuttavia due o più onde non hanno problemi a essere allo stesso tempo nello stesso punto nello spazio. Questo comportamento è esclusivo per loro.

Succede ogni volta che due pietre vengono lanciate contemporaneamente nell'acqua, vengono prodotti motivi d'onda indipendenti che possono sovrapporsi e dare un'onda risultante.

L'ampiezza dell'onda risultante può essere maggiore o inferiore a quella delle onde che interferiscono o possono essere semplicemente cancellate tra loro. Sono soddisfatti Principio di sovrapposizione.

Per le onde, il principio di sovrapposizione stabilisce che l'onda risultante è uguale alla somma algebrica degli spostamenti delle onde interferenti (possono essere più di due).

Se le onde sono in fase, il che significa che le loro valli e creste sono allineate, è un'onda con doppia ampiezza. Questo è noto come interferenza costruttiva.

D'altra parte, quando la cresta di un'onda si sovrappone alla valle di un'altra, si contrastano e l'ampiezza dell'onda risultante. Questo effetto è chiamato interferenza distruttiva.

Dopo aver interagito, le onde continuano come se non fosse successo nulla.

Diffrazione

Fronti a due onde con diverse lunghezze d'onda: sperimentare una maggiore diffrazione che la cui lunghezza d'onda è paragonabile all'apertura. Fonte: f. Zapata.

Questo fenomeno è tipico delle onde; In esso l'onda si discosta e si distorce incontrando un ostacolo depositato sul percorso dell'onda o uno spazio nel mezzo. L'effetto è significativo quando la dimensione dell'ostacolo è paragonabile a quella della lunghezza d'onda.

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Le onde si occupano dell'inizio di Huygens, il che stabilisce che ogni punto del mezzo si comporta a sua volta come un obiettivo che emette onde. Poiché un mezzo ha una quantità infinita di punti, quando si ottiene il fronte d'onda.

Quando raggiunge un'apertura della dimensione della lunghezza d'onda, i riflettori sul fronte dell'onda sono fissati per interferire tra loro e l'onda deforma.

La diffrazione del suono è facile da apprezzare, poiché la sua lunghezza d'onda è paragonabile a quella degli oggetti che ci circondano, invece la lunghezza d'onda della luce è molto più bassa e di conseguenza la diffrazione ha bisogno di ostacoli molto piccoli.

Nella seguente immagine abbiamo un fronte d'onda piatto, che si sposta verticalmente per incontrare un'apertura su un muro.

A sinistra la lunghezza dell'onda incidente è molto inferiore alla dimensione dell'apertura e l'onda non si deforma. D'altra parte, nella figura a destra, la lunghezza d'onda è paragonabile a quella dell'apertura e l'emergere di essa, le curve dell'onda.

Esempi di fenomeni ondulati

-Ascolta la musica e le conversazioni in un'altra stanza sono dovuti alla diffrazione del suono quando si trovano aperture come porte e finestre. Le basse frequenze sono migliori in questo rispetto a quelle più alte, quindi il tuono lontano si muove molto più che nelle vicinanze, che sono percepiti piuttosto come francobolli brevi.

-I miraggi sono dovuti al fatto che parti dell'aria hanno indici di rifrazione diversi, a causa della densità disuguale.

Questo fa sembrare il cielo e gli oggetti distanti a riflettere su una superficie liquida non esistente nel deserto o su una strada calda. Le successive rifrazioni di luce negli strati disuguali dell'atmosfera sono quelle che creano questo effetto.

Mirage su una strada. Fonte: Wikimedia Commons. Brocken Inaglory/CC BY-S (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/).

-Non è possibile vedere oggetti più piccoli della lunghezza d'onda della luce con cui sono illuminati. Ad esempio, i virus sono più piccoli delle lunghezze d'onda visibili, quindi non possono essere visti con un microscopio corrente.

-La rifrazione ci fa vedere al sole poco prima che esca (o indossa). A quel tempo i raggi del sole influenzano obliquamente l'atmosfera e il cambiamento nel mezzo è responsabile di piegarli e di deviare.

Ecco perché possiamo vedere il re stellare prima che sia davvero al di sopra dell'orizzonte o continuiamo a vederlo proprio all'orizzonte quando è effettivamente passato sotto.

La linea blu è l'orizzonte. La vera posizione del sole è al di sotto di esso, tuttavia la rifrazione atmosferica ci consente di vederlo anche quando è già nascosta. Fonte: Wikimedia Commons.

Riferimenti

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