Fenómenos ondulatórios

Polarização

A polarização é um fenómeno ondulatório característico das ondastransversais como as ondas luminosas.

As ondas apresentam um único plano de vibração.

Uma particularidade das ondas e que serve para identificar um fenómeno ondulatório daquele causado por um feixe de partículas é a difração.

Inicialmente identificado já no século XVII por Francesco Maria Grimaldi.

Difração

Difração

É o fenómeno pelo qual as ondas conseguem contornar obstáculos.É tanto mais acentuado quanto maior o comprimento de onda. Por isso, adifração sonora é mais acentuada e mais facilmente perceptível que adifração luminosa.

Princípio da superposição

A perturbação da onda resultante em cadaponto do meio, durante a superposição, é aadição das perturbações que seriamcausadas pelas ondas separadamente.

Interferência

É o fenômeno resultante da superposição de duas

ou mais ondas.

Onda estacionária

Figura de interferência determinada pela

superposição de ondas de mesma frequência f,mesmo comprimento de onda λ e mesmaamplitude a que se propagam em sentidos opostosnum mesmo meio.

Por exemplo, a onda estacionária pode serobtida numa corda tensa, pela superposiçãodas ondas incidentes e refletidas numaextremidade fixa.

221

NN

221

VV

411

NV

Sendo:

V (ventres): pontos da corda que oscilam com amplitude máxima (A = 2a).

N (nós ou nodos): pontos da corda que não vibram.

Interferência em duas dimensões

Duas fontes F1 e F2 produzindo ondas com frequência eamplitude iguais e em fase.

∆ = x2 - x1: diferença entre os caminhos percorridos pelasondas que se superpõem em P.

Ondas em fase:

• interferência construtiva

• interferência destrutiva

2

p

2

i (i : número ímpar)

(p : número par)

Ondas em oposição de fase:

• interferência construtiva

• interferência destrutiva 2

p

2

i (i : número ímpar)

(p : número par)

Interferência em ondas luminosas

Experiência de Young (interferência de ondas luminosas em fase)

A interferência de ondas luminosas demonstrando que a luz é umfenómeno ondulatório foi comprovada por Thomas Young.

L

dy

• Franja clara: interferência construtiva

• Franja escura: interferência destrutiva

2

p

2

i (i : número ímpar)

(p : número par)

A difração foi estudada por Fresnel, dentre outros, a partir do século XIX.

A difração caracteriza-se por uma dispersão do fenómeno ondulatório para regiões além da sua linha de propagação original.

Difração

Ondas podem ser geradas coerentemente i.é. mesmo quando temos uma grande quantidade de ondas provenientes de uma fonte elas não Interferem entre sí porque as suas fases e comprimentos de onda são iguais.

Um exemplo simples de uma fonte coerente de oscilações é a cuba de ondas.

Difração

Na cuba de ondas é fácil obter figuras de interferência assim como num feixe de luz laser.

Um bom exemplo de uma fonte coerente é a luz LASER.

Difração

- A coerência de uma fonte pode ser do tipo temporal ou espacial.- Quando consideramos uma parte muito pequena de um feixe de luz, a coerência espacial e temporal tende a prevalecer mesmo no caso de uma fonte incoerente.

Difração

Anéis de Newton (interferência numa lâmina de ar de espessura variável)

Newton obteve experimentalmente uma figura de interferência numa lâmina de ar

de espessura variável que se tornou conhecida como anéis de Newton.

ponto de contato

lente plano-convexa

Anéis de Newton observados por luz refletida

Anéis de Newton observados por luz transmitida

Anéis de Newton observados por luz refletida

Anéis de Newton observados por luz refletida

INTERFERÊNCIA

A = A1 + A2

A = A1 – A2

Ondas sonorasAs ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais.

Resultam da compressão e rarefação alternada das partículas do meio.

Ondas sonoras

cristas

ventres

As ondas sonoras são também chamadas ondas de pressão.

PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM

• Difração

• Reflexão

• Interferência

• Refração

• Efeitos de transmissão, absorção e dispersão das ondas

As ondas sonoras são longitudinais.

VELOCIDADE DO SOM

Vsólido

Vlíquido

Vgasoso

>

>

FREQUÊNCIA AUDÍVEL

Infrassom Audível Ultrassom

20 Hz 20.000 Hz

VELOCIDADE DO SOM NO AR

340 m/s a 20º

330 m/s a 0ºC

ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto).

Está relacionado à frequência da onda.

agudo

grave

A

A

INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos.

Está relacionado à amplitude da onda.

ForteFraco

A A

TIMBRE: diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes.

Está relacionado à forma da onda.

Som Musical Simples

Música, etc

Imagens: SEE-PE

RESSONADORES

• Cada instrumento musical possui uma "assinatura“ - um conjunto de característicassonoras a ele associado que permite uma descrição matematicamente precisa dossons que produz.

• O som pode ser representado pela soma de diversas ondas individuais, conhecidascomo componentes de Fourier.

• O resultado acústico da combinação de amplitudes, tempo de duração de cada umdos harmónicos presentes no som resultante, tipo do material de que é feito oinstrumento e a forma de excitação do ar produz a forma sonora peculiar de cadainstrumento, conhecida como timbre.

NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima.

LIMIAR DE AUDIÇÃO: I0 = 10-12 W/m2

)(:

)(log.100

10

dBdecibelunidade

I

I

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Sons

Intensidade Sonora (db)

Limiar deaudição

SussurroRiso suave

Conversas emLar tranquilo

Escritório commáquinas de escrever

Tráfego urbano

Sirene deBarcoOficina

Sensaçãodolorosa

ECO é a reflexão do som.

•causado pelo movimento da fonte ou do observador.

• O som propaga-se no ar e ambos podem ter velocidades relativas a este.

•Já para a luz, que se propaga no vácuo, importa apenas a velocidade relativa entre a fonte e o observador.

O EFEITO DOPPLER DO SOM

Fonte Dete

tor

v

f’ frequência aparente (percebida pelo ouvinte)

f frequência real da fonte

).(´

F

o

vv

vvff

fontedavelocidadev

observadordovelocidadev

somdovelocidadev

F

o

Previu a existência de ondas electromagnéticas

Ondas electromagnéticas

James K. Maxwell (1831-1909)

Heinrich Hertz

(1857-1894)

• Provou que um campo electromagnético variável se propaga com velocidade igual à velocidade da luz