Fenômenos Ondulatórios I

Olá pessoal! O Direto ao ponto tem como objetivo apresentar a teoria para aqueles que não querem perder tempo e precisam de um resumo de Física rápido da matéria. Vamos lá!

 

1.REFLEXÃO

O fenômeno da refração da luz já foi estudado na Óptica Geométrica. Este fenômeno ocorre tanto com ondas mecânicas quanto eletromagnéticas. Vamos relembrar a lei da reflexão, onde o ângulo de incidência e de reflexão são iguais.

 

 

Na reflexão, nenhum elemento da onda (comprimento de onda, frequência e velocidade) muda.

 

1.1 Reflexão em ondas unidimensionais

Observe o pulso se propagando em uma corda de duas formas distintas: na primeira, a extremidade esquerda da corda está fixa em uma parede na segunda, a extremidade está solta e pode oscilar de baixo para cima.

Extremidade fixa: o pulso refletido inverte (inversão de fase).

Extremidade móvel: o pulso refletido retorna sem inversão.

 

1.2 Reflexão em ondas bidimensionais / tridimensionais

Uma onda que se propaga na água reflete em um obstáculo e retorna de acordo com ilustração abaixo. Cada ponto dessa frente (crista) de onda reflete-se “individualmente”, alterando a direção e sentido de propagação da onda.

Perceba que para a onda refletida, tudo se passa como se ela fosse emitida por uma fonte F’ simétrica a fonte F em relação ao obstáculo. Esta é uma forma utilizada para desenhar as ondas refletidas em alguns exercícios.

 

2. REFRAÇÃO

A refração ocorre sempre que uma onda, seja ela mecânica ou eletromagnética, sofre uma mudança na sua velocidade de propagação. Neste fenômeno, o comprimento de onda também se altera. A frequência permanece constante.

 

2.1 Refração em ondas unidimensionais

Da corda mais leve para a corda mais grossa: o pulso reflete com inversão de fase.

Da corda mais grossa para a corda mais leve: o pulso reflete sem inversão de fase.

A refração ocorre nos dois casos, sem inversão de fase.

 

2.2 Refração em ondas bidimensionais/ tridimensionais

A refração pode ocorrer em superfície liquidas, seja pela mudança de meio ou de profundidade.

A lei de Snell-Descartes (n₁ seni = n₂ senr) também é válida para esse tipo de reflexão (é necessário realizar um pequeno ajuste)

 

 

·        n₁ e n₂ à  índice de refração  do meio incidente e refringente, respectivamente.

 

·        sen i e sen r à seno do ângulo de incidência e refração, respectivamente.

 

·        v₁ e v₂ à velocidade da onda no meio incidente e refringente, respectivamente.

 

·        λ₁ e λ₂ à comprimento de onda no meio incidente e refringente, respectivamente. 

 

3. DIFRAÇÃO

Observe a figura abaixo. Uma onda de comprimento de onda λ se propaga na água e encontra um obstáculo com um pequeno furo. Parte da onda contorna esse obstáculo e se propaga do lado direito. Esse fenômeno é conhecido como difração.

 

 

Para que o fenômeno da difração ocorra, a ordem de grandeza do obstáculo e do comprimento de onda da onda devem ser iguais.

 

Pratique: Exercícios de Fenômenos ondulatórios, com resolução comentada.