Uhinen Islapena eta Errefrakzioa: Kontzeptuak eta Aplikazioak

3. GAIA: Uhinen Islapena eta Errefrakzioa: Kontzeptua, Errefrakzio-Indizea, Legeak... Muga-Angelua eta Erabateko Islapena.

a) Uhinaren Islapena eta Errefrakzioa: Kontzeptua.

IZPIAK: Imajinatu ahal ditugun lerro batzuk, uhin-frontearekiko.

Perpendikularrak (Dibujo 1.)

Uhin baten izpiak (argia, adibidez) heltzen direnean bi inguruneen arteko gainazalera (airea: ura, adibidez) bi gauza batera gertatzen dira:

Islapena: Argiaren parte batek errebotatzen du. (Dibujo 2) (Propietateak: Uhin-luzera: ez da aldatzen, Maiztasuna: ez da aldatzen, Abiadura: Norabidea aldatzen)

Errefrakzioa: Argiaren beste parte bat uretara pasatzen da, baina desbideraturik. (Dibujo 3) (Propietateak: Uhin-luzera: aldatzen da, Maiztasuna: aldatzen da, Abiadura: Norabidea aldatzen, modulua aldatzen da)

b) Errefrakzio-Indizea: Ingurune baten errefrakzio-indizea: n = c/V = Argiaren abiadura hutsean / Argiaren abiadura ingurune horretan. / n = 3.10^8/V = Adibidez, n ura = 1,33, beraz, argia doa 1,33 aldiz astiroago uretan hutsean baino.

c) Snell-en Islapena: ISLAPENA: 1. Izpi erasotzailea, islatu eta normala plano berean dago. 2. alfa1 = alfa2.

ERREFRAKZIOA: 1. Izpi erasotzailea, errefraktatua eta normala plano berean dago. 2. V1/V2 = sin alfa1/sin alfa2. V1 = argiaren abiadura airean. V2 = argiaren abiadura uretan eta "n" erabiliz: n1 sin alfa1 = n2 sin alfa2. // n1 = c/v1 = argiaren errefrakzio-indizea airean 1 // n2 = c/v2 = argiaren errefrakzio-indizea uretan 1,33.

d) Muga-Angelua eta Erabateko Islapena: Argiak pasatzen denean uretik (n handia) airera (n txikia) badago izpi erasotzailea angelu bat (muga-angelua), berezia izpi errefraktuaren angelu 90 gradu delako, hots, argia ez da irteten uretatik. Izpi erasotzailea angelu handiagoa izanez gero, izpia ez da pasatzen airera eta esaten da erabateko islapena daukagula (ikusi irudia).

Fenomeno honen aplikazio inportantea: zuntz optikoa. Plastikozko tutu gardena da. Argiak tutu barnetik doa, irten gabe, erabateko islapena gertatzen delako barnean. Argiaren bidez edozein motako informazioa transmititzea da. (Dibujo)

4. GAIA: Uhin Geldikorrak: Definizioa eta Adibideak.

a) Uhin Geldikorrak - Definizioa

- Hola deitzen dira geldi daudela ematen duelako. Ez dute energia garraiatzen.

- Izan ere, uhin geldikor bat ez da uhin bat bi uhinen arteko interferentzia baizik.

Bi uhin horiek amplitud, uhin luzera, maiztasun eta norabide berdina eduki behar dute, baina kontrako norantza.

- Uhin geldikorraren nolakoa den kalkulatzeko gainezarmen printzipioa aplikatu behar da:

“Puntu batera bi uhin heltzen direnean, bibrazio osoaren efektua bi uhinen bibrazio efektuen batura da, independenteak izango balira bezala.”

b) Ekuazio eta Adibideak: - Demagun soka batean zeharkako uhin bat bidaltzen dugula horma baten kontra:

Y = Asin(wt - Kx) Horma, beste uhin bat sialdatzen da: Y = Asin(wt - Kx) ///// - Gainezarmen printzipioa aplikatuz, frogatu ahal da bi uhinen arteko interferentzia dagoela eta hurrengo uhin geldikorra agertzen dela: Y = 2Acos Kx sin wt (Amplitud orokorra = 2AcosKx)///// - Punto eta distantzia bereziak uhin geldikor batean: - Nodoak (N): Beti geldi (Amplitud = 0), Sabelak (S), (Amplitud maximoa = 2A)

Nodo-nodo edo sabela-sabela distantzia = landa / 2

Nodo-sabela distantzia = landa / 4

- Harmonikoak:

Uhin geldikorraren bi muturrak tinko badaude, soketan/gitarra) edo soinu hodietan (itxita) harmonikoak agertzen dira:

Orokorrean:

L = n. landa / 2

non:

n = 1, 2, 3, 4,....

L = soka edo hodiaren luzera

2. GAIA: a) Uhin Higidura: Energia transmititzea da perturbazio baten bidez, baina materia mugitu gabe. Uhin bat perturbazio bat da. Uhin motak: Mekanikoa: Materia behar dute hedatzeko. Adibidez: olatuek ura behar dute, soinuak airearen partikulak behar ditu hedatzeko. / Elektromagnetikoak: Ez dute materiarik behar hedatu ahal izateko, hutsean heda daitezke. Adibidez, uhin elektromagnetikoek (argia, irratia...) ez dute partikula materialarik behar hedatzeko. b) Uhin baten Ekuazioa: Guztia hasten da puntu batean (o) non perturbazioa (higidura harmonikoa) produzitzen den: Y = Asin(wt + Fi) Demagun Fi = 0: Y = Asin wt (DIBUJO)

Perturbazio hori beste puntu batzuetara hedatzen da baina t' denbora atzeratuta: Y = Asin w(t - t') (DIBUJO)

Beraz: Y = Asin 2pi ( ) = Asin ( )

Eta azkenik: Y = Asin (wt - KX) // Uhin baten ekuazioa horrela geratzen da: Y = Asin (wt - KX + Fi) ESKUMARANTZ / Y = Asin (wt + KX + Fi) EZKERRERANTZ

c) Magnitudeen Definizioa eta Unitateak: Y: elongazioa: distantzia bertikala horizontalekiko (m) // A: amplitud: elongazio maximoa (m) // w: pultsazio edo maiztasun angeluarra: 2 PI / T = 2 PI. zenbat periodo dagoen 1 segundotan (rad/s) // K: uhin-zenbakia: 2 PI/ landa = 2PI. zenbat uhin luzeka dagoen 1 metrotan (rad/m) // Fi: hasierako fasea: oszilazio-zentruaren hasierako angelua (rad) // F: maiztasuna: zenbat uhin pasatzen den puntu batetik 1 sg-tan (s-1 edo hertz) // T: periodo: Uhin batek zenbat denbora behar duen uhin luzeraren distantzia mugitzeko (s) d) Hedapen Abiadura: Uhinaren hedapen abiadura konstantea da. Adibidez; soinuaren hedapen abiadura airean 340 m/s da. Argiaren hedapen-abiadura hutsean c = 300.000 Km/s. Ez da bibrazio abiadura: V8 = Aw cos (wt - Kx + Fi), aldakorra dena. /// e) Uhin Mota Hedapen Norabidearen Arabera: Luzetarakoa: hedapen abiadura eta bibrazio abiadura paraleloak (berdinak) dira, adibidez: SOINUA edo malguki baten uhin horizontalak. // Zeharkakoak: Hedapen abiadura eta bibrazio abiadura perpendikularrak dira. Adibidez: Soka batetik goruntz eta beherantz tiratzean. ARGIA: eremu elektriko batek (E) eta eremu magnetiko batek (B) bibratzen dute perpendikularki hedapen-norabidearekiko. (DIBUJO)

1. GAIA: HHS: a) Higidura periodiko eta oszilakorra (bibrakorra) da. Periodikoa: periodo deitzen den denbora tarte bat pasatzen denean, partikularen posizioa, abiadura eta azelerazioa errepikatzen dira. / Oszilakorra: partikula oreka posiziotik alde batera edo bestera mugitzen da, indar berreskuratzaile baten eraginez. / Oszilazio-zentrua: Oreka posizioa da, nondik bi aldeetara mugitzen den partikula (O). / Oszilazioa: joan etorri batean ibilitako distantzia. b) HHS: higidura zirkular uniforme baten proiekzioa da X edo Y ardatzean: (DIBUJO)

X = Asin (wt + Fi) // w = 2Pi f // T = 1/f c) Magnitudeen Definizioa eta Unitateak: X: elongazioa: partikularen distantzia oszilazio-zentruarekiko (m) // A: amplitud: partikularen distantzia maximoa oszilazio-zentruarekiko (m). // w: pultsazio edo maiztasun angeluarra: higidura zirkular imaginarioaren abiadura angeluarra (rad/s) // t: denbora: pasatu den denbora oszilazio hasi denetik. (s) // Fi: Hasierako fasea edo desfasea: Higidura zirkular imajinarioaren hasierako angelua (rad) // f: maiztasuna: Zenbat oszilazio egiten duen 1 segundotan (s-1 edo Hertz) // T: periodoa: zenbat segundo irauten duen 1 oszilaziok. (s) ////////d) Elongazioa: X = Asin (wt + Fi)