Ones, So i Llum: Conceptes, Propietats i Fenòmens

Concepte d'Ona

És una manera de transmetre energia fent vibrar les partícules d'un medi.

Elements d'una Ona

• Longitud d'ona
• Vall: Part més baixa
• Cresta: Part més alta
• Oscil·lació

Freqüència d'una Ona

És el nombre d'oscil·lacions d'ona per segon.

Fórmula: f = núm. oscil·lacions / segons (Hz)

El So: Definició i Propietats

El so és una forma d'energia provocada per la vibració d'un cos que es propaga mitjançant ones (ones sonores).

Propagació del So

Focus: Font d'energia que provoca l'ona.

Receptor: Cos que rep la vibració.

Velocitat de propagació (aproximada):

• Aire: 340 m/s
• Aigua: 1.500 m/s
• Ferro: 5.130 m/s

Propietats del So

• Necessita un medi material per propagar-se (no es propaga en el buit).
• Es propaga en totes direccions des del focus.
• Transporta energia sense transportar matèria.

Qualitats del So

• Intensitat: Quantitat d'energia que transporta l'ona sonora per unitat de temps i superfície. Es relaciona amb la percepció de volum.
  • So dèbil (poca energia/intensitat): Xiuxiueig, ploma que cau.
  • So fort (molta energia/intensitat): Tret, martell pneumàtic.
• To: Qualitat que depèn de la freqüència de l'ona sonora (nombre d'oscil·lacions per segon). Es relaciona amb si percebem el so com a greu o agut.
  • Greu (baixa freqüència): Tambor, tro.
  • Agut (alta freqüència): Xiulet, violí.
• Timbre: Qualitat que permet distingir dos sons de la mateixa intensitat i to emesos per fonts diferents. Depèn de la forma de l'ona i dels harmònics presents.
  • Exemple: Distingir una nota tocada per un piano d'una nota tocada per una guitarra.

Fenòmens Ondulatoris del So

Reverberació: Persistència del so en un lloc tancat després que la font sonora hagi deixat d'emetre, deguda a les múltiples reflexions de les ones sonores a les parets, sostre i terra.

Eco: Reflexió de les ones sonores en un obstacle prou llunyà perquè el so reflectit es percebi com un so separat i diferent de l'original.

Aplicacions del So

• Sonars: Detecció submarina mitjançant ones sonores.
• Ecografies: Tècnica de diagnòstic mèdic per imatge que utilitza ultrasons.
• Medicina: Diagnòstic (ecografies), teràpia (ultrasons terapèutics).
• (Nota: Les 'Fotografies' no són una aplicació directa del so).

La Llum: Concepte i Propietats

La llum és una forma d'energia radiant que es propaga mitjançant ones electromagnètiques. Pot ser emesa per fonts lluminoses.

Fonts de Llum

• Fonts lluminoses primàries: Cossos que generen i emeten llum pròpia.
  • Naturals: Sol, estrelles, llamps.
  • Artificials: Bombetes, làsers, pantalles.
• Fonts lluminoses secundàries (o cossos il·luminats): Objectes que no emeten llum pròpia, sinó que reflecteixen la llum que reben d'altres fonts.
  • Exemple: La Lluna, un llibre, una paret.

Ombres i Eclipsis

Ombra: Regió de l'espai on la llum directa d'una font és bloquejada per un objecte opac.

Eclipsi solar: Fenomen astronòmic que ocorre quan la Lluna s'interposa entre el Sol i la Terra, projectant la seva ombra sobre una part de la superfície terrestre.

Reflexió de la Llum

Fenomen pel qual la llum, en incidir sobre la superfície de separació entre dos medis, retorna parcialment o totalment al medi original.

Miralls

Superfícies llises i polides que reflecteixen la major part de la llum que hi incideix, formant imatges dels objectes. Poden ser plans o esfèrics (còncaus o convexos).

• Miralls plans: Formen imatges virtuals (darrere del mirall), dretes, de la mateixa mida que l'objecte i simètriques respecte al pla del mirall.
• Miralls convexos: Superfície reflectora corbada cap a fora. Formen sempre imatges virtuals, dretes i més petites que l'objecte.
• Miralls còncaus: Superfície reflectora corbada cap a dins. Poden formar imatges reals (invertides, de mida variable) o virtuals (dretes i més grans), segons la posició de l'objecte.

Refracció de la Llum

Canvi en la direcció de propagació de la llum quan travessa la superfície de separació entre dos medis transparents amb diferent índex de refracció.

Lents

Objectes transparents (vidre, plàstic) limitats per dues superfícies, almenys una de les quals és corba. Provoquen la refracció de la llum que les travessa per formar imatges.

• Lents divergents: Més primes al centre que a les vores. Dispersen els raigs de llum paral·lels. Formen imatges virtuals, dretes i més petites.
• Lents convergents: Més gruixudes al centre que a les vores. Concentren els raigs de llum paral·lels en un punt (focus). Poden formar imatges reals o virtuals. S'utilitzen en lupes, microscopis, ulleres, càmeres, etc.

Descomposició de la Llum

Dispersió de la llum: Separació de la llum blanca (policromàtica) en els seus colors components (espectre visible: vermell, taronja, groc, verd, blau, indi, violat) a causa de la diferent velocitat (i per tant, diferent índex de refracció) de cada color en un medi com el vidre (prisma) o l'aigua (arc de Sant Martí).

Percepció del Color dels Objectes

Veiem un objecte d'un determinat color perquè, quan és il·luminat amb llum blanca, absorbeix totes les longituds d'ona excepte les que corresponen al color que percebem, les quals són reflectides.

Mescla de Colors Llum (Síntesi Additiva)

Els colors primaris de la llum són el vermell, el verd i el blau (RGB). La seva suma produeix colors secundaris (groc, cian, magenta) i la suma dels tres primaris produeix llum blanca.

Mescla de Colors Pigment (Síntesi Subtractiva)

Els colors primaris dels pigments (pintures, tints) són tradicionalment el cian, el magenta i el groc (CMY). Cada pigment absorbeix (resta) certes longituds d'ona de la llum blanca. La mescla dels tres tendeix a produir negre (en impressió s'afegeix negre - K - per a millors resultats: CMYK).