Ondas
Os fenômenos ondulatórios têm um papel destacado na natureza. São inúmeros os fenômenos da natureza que podem ou necessitam ser descritos por modelos ondulatórios.
Podemos observar facilmente ondas nas superfícies da água em um copo, na piscina ou no mar. Podemos até surfar sobre algumas destas ondas. Também nos assustam as descrições de um tsunami ou os tremores devido à onda gerada por um terremoto. Algumas categorias de fenômenos ondulatórios foram e são essenciais para a evolução e sustentação da vida sobre a terra e estão presentes na maioria das modernas tecnologias. Entre esses se destacam todos aqueles que se relacionam com a transmissão de informação e/ou de energia, como o som, a luz e mais genericamente, todas as formas de ondas eletromagnéticas.
"Onda" é uma perturbação do meio que se propaga espacialmente por algum tempo. Esta propagação deverá, portanto ser descrita por uma função de variáveis espaciais e temporal. Numa onda mecânica as partículas do meio oscilam em torno de sua posição equilíbrio quando a perturbação passa por elas. O que se propaga no espaço é apenas a perturbação do meio, não havendo transporte de matéria, apenas a energia é propagada pela onda. Observamos isso quando deixamos cair uma pedra numa lagoa parada. Veremos uma perturbação que se propaga radialmente sobre a superfície da água. Após a passagem da perturbação a água volta para a sua condição de repouso. Num estádio de futebol a torcida faz a "ola", onde cada pessoa reproduz em seqüência o movimento do colega e retorna ao estado que estava antes. Se provocarmos um pulso numa corda, também observaremos a perturbação passar e a corda voltar ao estado inicial. Então, durante a passagem da onda, cada ponto oscila em torno de sua posição de equilíbrio.
Há algumas propriedades e características que precisamos conhecer a respeito de ondas para iniciar o entendimento desses fenômenos.
A principal assinatura dos sistemas ondulatórios resulta da propriedade da superposição das ondas, da qual derivam duas de suas propriedades mais características, a interferência e a difração. É também baseado na superposição que o princípio de Huygens explica satisfatoriamente o comportamento das ondas constituindo-se como base das modernas teorias da difração.
A experiência da fenda dupla de Young é fundamental para a compreensão das idéias da física moderna como, por exemplo, o comportamento dual da luz. Assim como o estudo das fendas múltiplas, as redes de difração, que possibilitam o conhecimento a cerca do espectro da luz.
Por meio da interferência e da difração é possível entender o funcionamento dos instrumentos ópticos como lunetas, telescópios e máquinas fotográficas e digitais (o poder de resolução destes instrumentos, devido à difração); a continuidade nas imagens de TV, que resulta também da difração; as cores que são geradas por interferência em bolhas de sabão, asas de borboleta, película de óleo; entre outros fenômenos naturais e tecnológicos presentes no nosso quotidiano.
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Textos complementares.
- Matemática da Onda
- Matemática da Interferência
- Matemática da Difração
- Laser
- A Fisica do Surf
- Difração de Raio X
Referências
Para desenvolver este material consultamos...
Sumário
- Propriedades e Características
- Superposição
- Difração
- Interferência
- Princípio de Huygens
- Fenda Dupla
- Coerência
- Redes de difração
- Espectroscópio