Fenómenos ondulatórios

Fenómenos ondulatórios

Reflexão

Refracção

Absorção

Difracção

DA LUZ

E se as ondas encontram um

obstáculo ?

O que acontece à sua energia ?

E se mudam de meio físico ?

REFLEXÃO DA LUZ

Reflexão regular ou especular

Ocorre em superfícies polidas

Reflexão difusa

Ocorre em superfícies rugosas. A luz espalha-se em várias direcções.

1ª Lei da Reflexão - Durante qualquer reflexão, o raio incidente, a recta normal e o raio reflectido devem sempre estar contidos no mesmo plano.

2ª Lei da Reflexão - O ângulo de incidência ( i ) tem sempre a mesma amplitude que o ângulo de reflexão ( r )

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/reflection/reflectionangles/index.html

A velocidade da onda luminosa depende da densidade do meio.

Quanto maior a densidade de um meio, menor a velocidade de propagação da onda nesse meio.

REFRACÇÃO A refracção é o fenómeno

ondulatório que ocorre quando uma onda muda de meio.

O fenómeno da refracção está sempre associado a uma reflexão.

Na refracção a frequência da onda permanece constante. A velocidade de propagação e o c.d.o. variam proporcionalmente.

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=49

Refracção da LuzDesvio angular do raio refractado

Normali

r ∆

Normal

i

r ∆

ri ˆˆ −=∆ir ˆˆ −=∆

Leis da Refracção

1ª Lei : A recta normal e o raio refractado deverão estar contidos sempre no mesmo plano.

2ª Lei : Existe uma relação entre os ângulos de incidência e de refracção de um raio de luz.

Esta relação é representada pela Lei de Snell-Descartes.

AAA vf =λBBB vf =λ

B

A

B

ABA v

vff ==>=

λλ

BAB

A nv

v =Índice de Refracção – grau de refracção

Lei de Snell-Descartes

B

ABA v

v

rsen

isenn

rsen

isen=<=>=

Substância Índice

Vácuo 1,0

Ar 1,00029

Água 1,33

Vidro 1,52

Diamante 2,417

Safira 1,77

Sal 1,54

Índices de Refracção

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=49

Ângulo Limite ou ângulo crítico

A

B

n

nsen =cθ

É o ângulo de incidência ao qual corresponde um ângulo de refracção de 90º. Verifica-se quando a luz passa de um meio mais denso para um meio menos denso.

Aplicação da reflexão total

Fibra Óptica

Fibras ópticas

Zona central com diâmetro de 10 μm

1ª Geração

2ª Geração

3ª Geração

Aplicações Telecomunicações (em substituição de cabos

coaxiais de cobre)

Medicina

•Distorção dos impulsos luminosos reduzida (não são afectadas pela electricidade estática)

•Permite transmitir maior quantidade de informação

•Menos perdas de energia (é necessário amplificar menos vezes)

•Mais finas e leves – ocupam menos espaço

•Permite transmissões de dados em grandes distâncias

Mas…

• Exige equipamento de transmissão e recepção substancialmente diferente do equipamento usado com cabos de cobre (foto-díodos e lasers);

Vantagens da fibra óptica (comparativamente com cabos eléctricos)

Reflexão, refracção e absorção

Parte da energia de uma onda incidente na superfície de separação de dois meios é reflectida, parte transmitida e parte é absorvida.

A repartição da energia reflectida, transmitida e absorvida depende da frequência da onda incidente, da inclinação do feixe e das propriedades dos materiais.

Difracção de ondas

As ondas podem contornar obstáculos ou orifícios se as dimensões destes forem da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda.

http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract3.htm

As ondas sonoras audíveis têm comprimentos de onda de 2 a 2000 cm, por isso, difractam-se com relativa facilidade, contornando esquinas, muros, etc.

As ondas electromagnéticas com grandes comprimentos de onda (ondas rádio) também se difractam facilmente.

A luz vísivel tem comprimentos de onda na ordem de 10-7 m.A luz só se difracta quando encontra obstáculos desse tamanho.

http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract.htm#diffraction

Difracção de ondas

Quem vive em vales de regiões montanhosas tem dificuldade em receber transmissões televisivas (VHF) e radiodifundidas (FM) – ondas electromagnéticas de elevada frequência e pequeno comprimento de onda

Captam em melhores condições transmissões através de ondas rádio médias e longas (com maior comprimento de onda)

http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract2.htm#radiotv

Difracção de ondas

Picture 4

A luz infravermelha, usada nos comandos remotos, difracta pouco, sendo por isso, a sua propagação rectilínea.

Ondas rádio

As ondas de rádio são as que têm mais baixas frequências do espectro; têm os maiores comprimentos de onda.

Sofrem reflexão e contornam obstáculos por difracção.

São pouco absorvidas no ar e podem ser reflectidas na estratosfera.

A RDP Internacional emite em onda curta (2500 Hz a 25000 Hz) para várias regiões do mundo.

Microondas São usadas nas comunicações

(ligação a satélites)

Quase não se difractam, propagam-se em linha recta.

São pouco absorvidas ou reflectidas pela atmosfera

Como a quantidade de informação a transmitir é muito grande é necessária uma elevada largura de banda ⇒ onda portadora de elevada frequência

Largura de BandaLargura de Banda Bandas de

FrequênciasUtilização

ELF – ondas de FREQUÊNCIA EXTRA BAIXA – as únicas com possibilidade de propagação a grande profundidade.

30 Hz – 3 kHz Ligações a submarinos

VLF - ondas de FREQUÊNCIA MUITO BAIXA 3 kHz – 30 kHz Comunicação de longo alcance; navegação e

militaresLF – ondas de FREQUÊNCIA BAIXA.MF – ondas de FREQUÊNCIA MÉDIAHF – ondas de FREQUÊNCIA ALTA – ondas de grande

c.d.o., baixas energias, deslocam-se a grandes distâncias.

30 kHz – 300 kHz

300 kHz – 3MHzRádios nacionais

3 MHz – 30 MHz

VHF – ondas de FREQUÊNCIA MUITO ALTA – Alcance pequeno, emitidas geralmente em FM, propagam-se quase em linha recta.

30 MHz – 300 MHz

Rádios internacionais;Estações de rádio em

FM,Rádios amadores, TV

UHF – ondas de FREQUÊNCIA ULTRA ALTA 300 MHz – 3 GHzTV, Tráfego aéreo por

radar, telemóveis

SHF – ondas de FREQUÊNCIA SUPER ALTAS 3 GHz – 30 GHzControlo aéreo por

radar; Satélites de comunicação e GPS

EHF – ondas de FREQUÊNCIA EXTRA ALTAS 30 GHz – 300 GHz Estações espaciais

MO

-

MIC

RO

ON

DA

S