LE ONDE
Classificazione sulla base dell’origine della perturbazione:
Onde meccaniche
Onde elettromagnetiche
Necessitano di un mezzo
per propagarsi e sono
prodotte perturbando un
punto del mezzo.
Sono prodotte da campi elettrici
e magnetici variabili nel tempo e
non necessitano di un mezzo
nel quale propagarsi
corda che vibra
si propagano anche nel vuoto


B
suono
onda in uno stagno
Eo

Bo

E

l
v

x
ONDE MECCANICHE
perturbazione che si propaga nello spazio, trasportando
energia e quantità di moto, ma senza trasporto di materia
Onda superficiale nell’acqua
Le particelle sono LEGATE le une alle
altre, quindi il moto di una si trasmette alle
altre!
Classificazione sulla base del piano di oscillazione
Onde trasversali
La vibrazione avviene
perpendicolarmente alla
direzione di propagazione
dell’onda
Onde longitudinali
La vibrazione avviene
parallelamente alla
direzione di propagazione
dell’onda
le particelle del mezzo oscillano
attorno alla loro posizione di equilibrio
parallelamente al moto dell’onda
ogni punto sulla corda si muove
perpendicolarmente alla corda
onde trasversali
onde longitudinali (acustiche)
ONDE PERIODICHE
Un’onda si dice periodica quando le sue caratteristiche si ripetono
nello spazio a intervalli di tempo costanti
Ogni punto della corda oscilla verticalmente nella
direzione y con un moto armonico.
LE GRANDEZZE CARATTERISTICHE DI UN’ONDA
cresta
t fisso
lunghezza d’onda l
periodo T
frequenza f
nodo
ventre
VELOCITA’ v
ampiezza A
x fisso
• periodo (T): tempo necessario a compiere un’oscillazione
completa. La sua unità di misura è il secondo.
• lunghezza d’onda (l): distanza tra due punti che vibrano in
fase. Coincide con lo spazio percorso dall’onda in un periodo. La
sua unità di misura è il metro.
• frequenza (f): inverso del periodo. Rappresenta in numero di
oscillazioni in un secondo. La sua unità di misura nel S.I. è l’
hertz (Hz) =1/s
• velocità (v): velocità con la quale si propaga l’onda 𝒗 = 𝛌/𝑻
La sua unità di misura nel S.I. è il m/s
• ampiezza (A): massimo spostamento dalla posizione di
equilibrio
Il fronte d’onda
E’ l'insieme dei punti che vibrano concordemente, in modo
tale che per ciascuno di essi lo spostamento dalla posizione
di equilibrio assuma lo stesso valore in ogni istante
Esempi:
Fronte d’onda piano: la sorgente è un piano.
Fronte d’onda circolare: la sorgente delle onde è un
punto su una superficie piana (es. pelo dell’acqua)
Fronte d’onda sferico: la sorgente è un punto nello spazio
Principio di sovrapposizione delle onde
• In ogni punto dello spazio in cui due onde incidono, l’oscillazione
complessiva è la somma algebrica delle oscillazioni delle due
onde incidenti.
• Le onde generano figure complesse nelle regioni in cui si
“scontrano”,ma, apparentemente si ignorano, emergendo da
queste zone esattamente come vi erano entrate.
LE PROPRIETA’ DELLE
ONDE
Riflessione
Rifrazione
Diffrazione
Interferenza
Riflessione
II fenomeno della riflessione si verifica quando un'onda
incontra un ostacolo che non può attraversare. In tal caso,
essa viene rinviata all'indietro.
Riflessione di un treno
di onde piane
rappresentate sia
come superfici d’onda
sia come raggi.
Riflessione sopra una
superficie pianadi un
treno di onde circolari
rappresentate
mediante superfici
d’onda.
Riflessione di un’onda
piana rappresentata
con un solo raggio e
una sola superficie
d’onda
Leggi della riflessione
Ia legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla
superficie di incidenza sono complanari.
IIa legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione.
Riflessione di un’onda
incidente contro un ostacolo:
propagazione dell’onda in
direzione opposta rispetto alla
velocità dell’onda incidente contro
un ostacolo che impedisce
l’attraversamento della
perturbazione
Se l’estremità della corda
è libera l’impulso incidente
viene riflesso senza
essere invertito
Rifrazione
La rifrazione si ottiene quando un'onda passa da un mezzo a un altro avente
diversa densità e tale, quindi, da determinare una diversa velocità dell'onda.
Nel passaggio, l'onda cambia direzione. Si può studiare il fenomeno
utilizzando un fascetto di luce (onda ottica) che passi, ad esempio, dall'aria
all’acqua.
AB superficie di separazione. Il fascio di onde piane viene in parte riflesso e in parte
rifratto
Leggi della rifrazione
Ia legge: il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di
separazione tra i due mezzi sono complanari.
IIa legge: il rapporto tra il seno dell’angolo di incidenza e il seno dell’angolo di
rifrazione è costante.
(seni)/senr) = n1,2
n1,2 dipende dalla particolare coppia di mezzi considerati.
Riflessione Totale
La riflessione totale è un fenomeno che avviene
nel caso in cui, considerati due diversi mezzi di
propagazione dell’ onda, il primo mezzo sia più
rifrangente del secondo, cioè quando l’onda
passa da un mezzo più denso ad uno meno
denso. Si ha che l'angolo di rifrazione r è
maggiore dell'angolo di incidenza i.
All’aumentare dell’angolo di incidenza il raggio rifratto si allontanerà
progressivamente dalla normale fino ad arrivare, ad un certo punto, a
formare con essa un angolo di 90°. Da questo punto in poi avremo solo il
fenomeno della riflessione; tutta la luce si riflette, come se la superficie di
separazione dei due mezzi fosse uno specchio.
L'angolo di incidenza a cui corrisponde un angolo di rifrazione di
90° è chiamato angolo limite l.
Un'applicazione del fenomeno descritto si ha nelle cosiddette
«guide di luce» costituite da fili molto sottili di vetro o di plastica
(fibre ottiche) opportunamente piegati n modo da consentire,
dopo una serie di riflessioni totali, di guidare la luce da un
estremo all'altro. Esse trovano largo impiego in medicina e nelle
telecomunicazioni.
Anche i periscopi dei sommergibili consentono di
guardare in superfìcie sfruttando la riflessione totale
della luce operata dai due prismi.
Video: la rifrazione e la riflessione
Esercizi
Un’onda di lunghezza d’onda di 0.6 m percorre su una corda una distanza di 8 m in 0.05
s. Calcolare la sua velocità e la sua frequenza
v
x
8m

 160 m / s
t 0.05 s
v
160 m / s
f  
 266.7 Hz
l
0.6 m
Esercizi
Determinare la lunghezza d’onda della luce gialla sapendo che la sua frequenza è pari a
5 1014 Hz
v 3 108 m / s
l 
 600 nm
14 1
f
5.10 s