Moviment ondulatori: ones, propietats i aplicacions

Moviment ondulatori i les seves propietats

El moviment ondulatori implica el transport de quantitat de moviment i d'energia a través d'ones de propagació. El focus emissor és el conjunt de partícules del medi on s'origina la pertorbació. Una ona és una pertorbació que transporta quantitat de moviment i energia.

Tipus d'ones

• Ona transversal: La direcció de propagació de l'ona és horitzontal.
• Ona longitudinal: La direcció de propagació de l'ona i la direcció d'oscil·lació coincideixen.

Conceptes clau

• Velocitat de fase (v): Velocitat a la qual es transmet la pertorbació des del focus fins a un punt determinat.
• Front d'ona: Conjunt de punts del medi als quals arriba la pertorbació en un instant de temps determinat.
• Raig: Línia recta perpendicular a un front d'ona.
• Amplitud (A): Distància entre una cresta o una vall i la seva posició d'equilibri.
• Període (T): Temps que tarda una partícula a completar una oscil·lació completa.
• Freqüència (f): Nombre d'oscil·lacions que es fan en 1 segon (Hz).
• Longitud d'ona (λ): Distància entre dues crestes o valls consecutives.

Fórmules: v=λ/T --- v=λ·f

Fenòmens ondulatoris

• Difracció: Distorsió que pateix una ona quan arriba a un obstacle que impedeix que passi.
• Maxwell: Les lleis de Maxwell prediuen que per produir ones electromagnètiques cal disposar de càrregues elèctriques accelerades. La demostració experimental va ser realitzada per Heinrich Hertz.
• Reflexió: L'ona reflectida continua movent-se en el mateix medi.
• Refracció: L'ona refractada canvia de medi de propagació.

Lleis de la reflexió i refracció

• Llei de la reflexió: αi=αr
• Llei de la refracció o Snell: sin αi/sin α'r=v1/v2=n (índex de refracció)

Altres conceptes importants

• Angle límit: Quan l'angle de refracció és més gran o igual a 90º.
• Fibra òptica: Filament llarg de material transparent pel qual es fa passar un feix de llum.
• Polaritzadors: Absorbeixen la majoria de raigs de llum, deixant passar només els raigs polaritzats.
• Polaroides: Làmines que s'utilitzen com a filtres òptics.

Defectes de la visió i correcció

• Miopia: El cristal·lí focalitza la imatge d'objectes llunyans davant de la retina. Es corregeix amb una lent divergent.
• Hipermetropia: El cristal·lí focalitza la imatge d'objectes propers darrere de la retina. Es corregeix amb una lent convergent.

Fórmules: 1/s (distància objecte) + 1/s' (distància imatge) = 1/f --- m = y' (alçada imatge) / y (alçada objecte) = -s'/s

f és negativa per als convexos i positiva per als còncaus. s' = + (imatge real). y' = - (imatge invertida)

Miralls i lents

• Mirall còncau: f = r/2. f > 0. Raig paral·lel: passa per F. Raig radial: va directament a C.
• Mirall convex: f < 0. Similar al còncau. F a la dreta.
• Lent convergent: f > 0. P = 1/f. F a l'esquerra, F' a la dreta. Real = part de la dreta.
• Lent divergent: f < 0. F' a l'esquerra, F a la dreta.

Dispersió de la llum

El cel es veu blau gràcies a la dispersió de la llum blanca quan les radiacions del Sol travessen l'atmosfera. La llum blanca està formada per les radiacions dels colors de l'arc de Sant Martí. Les radiacions del color violeta i blau són les que més es dispersen, causant el color blau del cel.