LE ONDE

Classificazione sulla base dell’origine della perturbazione: Onde meccaniche Onde elettromagnetiche Necessitano di un mezzo per propagarsi e sono prodotte perturbando un punto del mezzo. Sono prodotte da campi elettrici e magnetici variabili nel tempo e non necessitano di un mezzo nel quale propagarsi corda che vibra si propagano anche nel vuoto ® E B x l Bo Eo v suono onda in uno stagno

Onda superficiale nell’acqua ONDE MECCANICHE perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando energia e quantità di moto, ma senza trasporto di materia Onda superficiale nell’acqua Le particelle sono LEGATE le une alle altre, quindi il moto di una si trasmette alle altre!

Classificazione sulla base del piano di oscillazione Onde trasversali Onde longitudinali La vibrazione avviene perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell’onda La vibrazione avviene parallelamente alla direzione di propagazione dell’onda le particelle del mezzo oscillano attorno alla loro posizione di equilibrio parallelamente al moto dell’onda ogni punto sulla corda si muove perpendicolarmente alla corda

onde trasversali

onde longitudinali (acustiche)

ONDE PERIODICHE Un’onda si dice periodica quando le sue caratteristiche si ripetono nello spazio a intervalli di tempo costanti Ogni punto della corda oscilla verticalmente nella direzione y con un moto armonico.

LE GRANDEZZE CARATTERISTICHE DI UN’ONDA cresta t fisso lunghezza d’onda l periodo T frequenza f VELOCITA’ v ampiezza A nodo ventre x fisso

periodo (T): tempo necessario a compiere un’oscillazione completa. La sua unità di misura è il secondo. lunghezza d’onda (l): distanza tra due punti che vibrano in fase. Coincide con lo spazio percorso dall’onda in un periodo. La sua unità di misura è il metro. frequenza (f): inverso del periodo. Rappresenta in numero di oscillazioni in un secondo. La sua unità di misura nel S.I. è l’ hertz (Hz) =1/s velocità (v): velocità con la quale si propaga l’onda 𝒗= 𝛌/𝑻 La sua unità di misura nel S.I. è il m/s ampiezza (A): massimo spostamento dalla posizione di equilibrio

Il fronte d’onda E’ l'insieme dei punti che vibrano concordemente, in modo tale che per ciascuno di essi lo spostamento dalla posizione di equilibrio assuma lo stesso valore in ogni istante Esempi: Fronte d’onda piano: la sorgente è un piano.

Fronte d’onda circolare: la sorgente delle onde è un punto su una superficie piana (es. pelo dell’acqua)

Fronte d’onda sferico: la sorgente è un punto nello spazio

Principio di sovrapposizione delle onde In ogni punto dello spazio in cui due onde incidono, l’oscillazione complessiva è la somma algebrica delle oscillazioni delle due onde incidenti. Le onde generano figure complesse nelle regioni in cui si “scontrano”,ma, apparentemente si ignorano, emergendo da queste zone esattamente come vi erano entrate.

Le proprieta’ delLE ONDE Riflessione Rifrazione Diffrazione Interferenza

Riflessione II fenomeno della riflessione si verifica quando un'onda incontra un ostacolo che non può attraversare. In tal caso, essa viene rinviata all'indietro.

Leggi della riflessione Riflessione di un treno di onde piane rappresentate sia come superfici d’onda sia come raggi. Riflessione sopra una superficie pianadi un treno di onde circolari rappresentate mediante superfici d’onda. Riflessione di un’onda piana rappresentata con un solo raggio e una sola superficie d’onda Leggi della riflessione Ia legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie di incidenza sono complanari. IIa legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione.

Riflessione di un’onda incidente contro un ostacolo: propagazione dell’onda in direzione opposta rispetto alla velocità dell’onda incidente contro un ostacolo che impedisce l’attraversamento della perturbazione FIGURE 13.12 The reflection of a traveling pulse at the fixed end of a stretched string. The reflected pulse is inverted, but its shape remains the same.

Se l’estremità della corda è libera l’impulso incidente viene riflesso senza essere invertito FIGURE 13.13 The reflection of a traveling pulse at the free end of a stretched string. In this case, the reflected pulse is not inverted.

Rifrazione La rifrazione si ottiene quando un'onda passa da un mezzo a un altro avente diversa densità e tale, quindi, da determinare una diversa velocità dell'onda. Nel passaggio, l'onda cambia direzione. Si può studiare il fenomeno utilizzando un fascetto di luce (onda ottica) che passi, ad esempio, dall'aria all’acqua.

Leggi della rifrazione AB superficie di separazione. Il fascio di onde piane viene in parte riflesso e in parte rifratto Leggi della rifrazione Ia legge: il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di separazione tra i due mezzi sono complanari. IIa legge: il rapporto tra il seno dell’angolo di incidenza e il seno dell’angolo di rifrazione è costante. (seni)/senr) = n1,2 n1,2 dipende dalla particolare coppia di mezzi considerati.

Riflessione Totale La riflessione totale è un fenomeno che avviene nel caso in cui, considerati due diversi mezzi di propagazione dell’ onda, il primo mezzo sia più rifrangente del secondo, cioè quando l’onda passa da un mezzo più denso ad uno meno denso. Si ha che l'angolo di rifrazione r è maggiore dell'angolo di incidenza i.

All’aumentare dell’angolo di incidenza il raggio rifratto si allontanerà progressivamente  dalla normale fino ad arrivare, ad un certo punto,  a formare con essa un angolo di 90°. Da questo punto in poi avremo solo il fenomeno della riflessione; tutta la luce si riflette, come se la superficie di separazione dei due mezzi fosse uno specchio.

L'angolo di incidenza a cui corrisponde un angolo di rifrazione di 90°  è chiamato angolo limite l.

Un'applicazione del fenomeno descritto si ha nelle cosiddette «guide di luce» costituite da fili molto sottili di vetro o di plastica (fibre ottiche) opportunamente piegati n modo da consentire, dopo una serie di riflessioni totali, di guidare la luce da un estremo all'altro. Esse trovano largo impiego in medicina e nelle telecomunicazioni.

Anche i periscopi dei sommergibili consentono di guardare in superfìcie sfruttando la riflessione totale della luce operata dai due prismi.

Video: la rifrazione e la riflessione

Esercizi Un’onda di lunghezza d’onda di 0.6 m percorre su una corda una distanza di 8 m in 0.05 s. Calcolare la sua velocità e la sua frequenza

Esercizi Determinare la lunghezza d’onda della luce gialla sapendo che la sua frequenza è pari a 5 1014 Hz