FSICA PTICA AULA 6 FENMENOS ONDULATRIOS FENMENOS ONDULATRIOS

FÍSICA ÓPTICA AULA 6– FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

FENÔMENOS ONDULATÓRIOS Entende-se por fenômenos ondulatórios, os efeitos que podem ocorrer com a onda estudada, podendo eles ocorrerem em dois meios diferentes ou num mesmo meio de propagação. Seu estudo é importante para se conhecer os comportamentos de uma onda. Alguns exemplos de fenômenos ondulatórios são a difração de onda, reflexão de onda, refração de onda, polarização de ondas, interferência de ondas.

ELEMENTOS DE ONDAS (2) Alguns dos outros elementos que constituem as ondas são: F: Ponto do meio em que a onda é gerada. Frente de Onda: Linha que separa a região não perturbada da que já foi perturbada. Crista: Ponto mais alto da onda (Linha cheia). Vale: Ponto mais baixo da onda (Linha tracejada). Linhas de onda: Corresponde ao local em que todos os pontos da onda estão na mesma distância da fonte. Trem de ondas: Conjunto de várias linhas de ondas.

ELEMENTOS DE ONDAS (2) Frente de onda F Linhas de onda

DIFRAÇÃO DE ONDAS Difração A difração de ondas é capacidade que a onda tem de contornar obstáculos ou fendas.

DIFRAÇÃO DE ONDAS Princípio de Huygens O astrônomo holandês Christian Huygens (1620 -1695) enunciou que cada ponto de uma linha de onda, em um instante inicial t 0 pode ser considerada uma fonte de onda secundária para os próximos pontos nos instantes t > t 0. Ou seja, as linhas de ondas anteriores formas as ondas seguintes. Isso acontece na difração de ondas. O fenômeno de difração ocorre quando o comprimento de onda é maior ou igual as dimensões dos obstáculos.

REFLEXÃO DE ONDAS Reflexão de ondas: É o fenômeno pelo qual uma onda retorna ao meio de origem. Uma onda, ao mudar o meio de propagação pode mudar seu comprimento de onda (λ), sua frequência (f) e sua velocidade de propagação (v). Na reflexão de onda não existe a mudança do meio de propagação. Assim não ocorre a mudança dos elementos comprimento, frequência e velocidade na reflexão de onda.

REFLEXÃO DE ONDAS Para o estudo de reflexão das ondas consideremos primeiramente uma onda mecânica transversal se propagando numa corda.

REFLEXÃO DAS ONDAS 1 - Reflexão com inversão de fase (extremidade da corda presa) A inversão de fase ocorre quando o pulso refletido se inverte. Para que isso ocorra a extremidade da corda deve estar presa, à uma parede por exemplo.

REFLEXÃO DAS ONDAS 2 - Reflexão sem inversão de fase (Extremidade da corda livre) A reflexão da onda sem inversão de fase ocorre quando a extremidade da corda está livre para se mover.

REFLEXÃO DE ONDAS Lembrando que em ambos os casos, a frequência, o comprimento e a velocidade da onda, antes da reflexão e depois da reflexão permanecem as mesmas. λ 1 = λ 2 V 1 = V 2 f 1 = f 2

REFRAÇÃO DAS ONDAS Refração da onda: Consiste na passagem da onda de um meio de propagação inicial para outro meio de propagação. Neste fenômeno ondulatório, somente a frequência permanece constante na mudança de meio, a velocidade e o comprimento da onda variam.

REFRAÇÃO DAS ONDAS Assim sendo: f 1 = f 2 V 1 > V 2 λ 1 > λ 2

POLARIZAÇÃO DAS ONDAS Polarização de ondas: Ocorre quando a onda é interceptada por uma fenda horizontal e o pulso deixa de existir, sendo esta onda orientada em uma única direção ou plano. A fenda passa a funcionar como uma espécie de filtro, sendo denominada como polarizador.

POLARIZAÇÃO DE ONDAS Ø Considerando fendas horizontais e fendas verticais.

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Interferência de onda: Pode ser entendida como o fenômeno que ocorre quando duas ondas que se propagam em sentidos diferentes se encontram. Assim ocorre interferência de onda quando há superposição de ondas A Interferência de onda pode ser de dois tipos: • Interferência construtiva • Interferência destrutiva.

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Concordância de fase Dois ou mais pontos estão em concordância de fase quando seus movimentos forem de mesmo sentido, ou seja, ambos estão só subindo, ou só descendo. λ/2

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Concordância de fase Dessa forma, na figura, os pontos A e B e os pontos C e D, estão em concordância de fase. d - Distância entre dois pontos em concordância de fase n – números de comprimentos de ondas inteiros. λ – Comprimento de onda

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Oposição de fase Dois pontos estão em oposição de fase quando seu sentido de propagação é diferente, ou seja, um sobe e outro desce. λ/2

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Oposição de fase Assim, na figura, o ponto A está em discordância de fase com C e D. d - Distância entre dois pontos em discordância de fase n – números de comprimentos de λ/2 ondas inteiros. λ – Comprimento de onda

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Interferência construtiva é quando duas ondas, uma de amplitude A 1 e outra de amplitude A 2, se propagando em sentidos diferentes se encontram e formam uma nova onda de amplitude A. A – Amplitude resultante

INTERFERÊNCIA DE ONDAS Interferência destrutiva é quando duas ondas se propagando em sentidos contrários, uma com amplitude A 1 e outra com amplitude A 2, sendo uma invertida em relação à outra, se encontram. A 1 A 2 A 1

EXERCÍCIOS (UFTM-MG) Uma onda sonora apresenta frequência f 1 e comprimento de onda λ 1 quando atravessa a extensão de uma barra metálica homogênea. Essa mesma onda sonora, ao propagar-se no ar, o faz com velocidade menor, apresentando comprimento de onda: a) Menor que λ 1 e frequência igual a f 1. b) Menor que λ 1 e frequência menor que f 1. c) Maior que λ 1 e frequência igual a f 1. d) Maior que λ 1 e frequência menor que f 1. e) Maior que λ 1 e frequência maior que f 1. Resposta: A

EXERCÍCIOS (Fuvest – SP) Uma onda sonora, propagando-se no ar com frequência f, comprimento de onda λ e velocidade V, atinge a superfície de uma piscina e continua a se propagar na água. Nesse processo pode se afirmar que: a) Apenas f varia. b) Apenas V varia. c) Apenas f e λ variam. d) Apenas λ e V variam. e) Apenas f e V variam. Resposta: d

EXERCÍCIOS Devido a qual fato a difração da onda sonora é mais perceptível do que a difração da onda luminosa ? Resposta: Devido ao comprimento de onda sonora ser maior do que o comprimento de onda luminosa, assim, a luz precisa de obstáculos muitos pequenos para sofrer difração.