Difração e exemplos de ondas

O Difração de ondas É o desvio da direção em que as ondas se espalham quando encontram algum obstáculo, o que pode ser um objeto sólido ou uma lacuna. Ao influenciar o obstáculo, a onda distorce e o rodeia. Mas para que o efeito seja bem apreciado, é necessário que o tamanho do obstáculo seja comparável ao do comprimento de onda.

O fenômeno da difração de ondas é explicado de acordo com o princípio de Huygens, descoberto pelo físico holandês Christian Huygens em 1678. Ele afirma que quando o distúrbio atinge um meio, cada ponto se comporta como um emissor de novas ondas, de igualdade e frequência como o original.

A figura mostra a difração de uma frente de onda plana em dois casos: a) A abertura é maior que o comprimento de onda (esquerda) e a frente da onda o atravessa sem se deformar apenas e B) o comprimento de onda e o comprimento de onda e a abertura são comparáveis, a frente da onda é dobrado, tornando -se uma frente esférica. Fonte: Wikimedia Commons.

Dessa maneira, existe continuamente uma nova frente de onda, que pode ser visualizada desenhando o envelope de cada onda secundária emitida.

Naturalmente, essa frente de onda tem pontos infinitos, mas precisamente no lugar do obstáculo, há uma única frente de onda que atua como um emissor, o que torna possível para a onda.

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Exemplos de difração

A difração é um fenômeno característico de todas as ondas, incluindo ondas leves e acústicas. Se um jato de partículas for acionado para uma tela fornecida com aberturas, o jato não se comportará da mesma maneira que uma onda seria feita como luz, por exemplo, uma vez que o fluxo de partículas não se deformaria para dobrar o obstáculo ou o obstáculo ou o a abertura arquivada, mas continuaria em linha reta.

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O primeiro a experimentar e documentar o fenômeno da difração da luz foi o cientista e padre italiano Francesco María Grimaldi (1618-1663), e também que lhe deu seu nome.

Projeto Luz solar em um quarto escuro

Como Grimaldi fez, pode -se verificar se a luz do sol passa dentro de uma sala escura e projetando -a na parede através de um papelão fornecido com um pequeno orifício ou slot, a mancha de luz é maior que o maior que o esperado.

Também se pode observar que as bordas não estão claras e, embora não seja tão simples de observar, as margens da sombra têm um padrão de faixa difusa. Mas se a luz monocromática é usada, como a que vem de um laser, há um padrão de faixa mais acentuado.

A difração da luz não é tão evidente quanto a do som ou das ondas do mar, porque para que ocorra, é necessário que o obstáculo ou a abertura tenham um comprimento comparável ao do comprimento de onda. A luz visível tem comprimentos de onda entre 400-700 nanômetros (1 nanômetro = 10^-9 medidores).

Portanto, quanto mais perto a fenda através da qual a luz projetada na parede ou na tela é feita, é mais evidente que não há mudança abrupta entre a área iluminada e a escura.

O microscópio eletrônico

Microscópio eletrônico em um laboratório de histologia

A difração de luz é uma limitação para o microscópio óptico. Quando um objeto é menor que o comprimento de onda da luz, não há como vê -lo, porque a difração obscurece completamente a imagem do objeto.

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É por isso que os cientistas usam elétrons para iluminar estruturas muito pequenas, uma vez que o comprimento de onda de um feixe de elétrons é menor que o da luz. Acontece que os elétrons têm uma natureza dupla e são capazes de se comportar como ondas.

Difração das ondas do mar

A difração das ondas do mar é claramente observada ao passar entre as rochas em Lagoa Azul, País de Gales, a sudoeste do Reino Unido. Fonte: Wikimedia Commons.

A difração das ondas do mar é claramente vista ao redor das rochas e das pequenas ilhas, especialmente quando a distância entre essas rochas é muito semelhante ao comprimento de onda que as ondas têm.

Difração de raios-X

A difração não ocorre apenas com luz visível, mas também com o restante do espectro eletromagnético. Ao interferir uma estrutura cristalina antes de um feixe de raio -x, a difração que eles experimentam produz um padrão que depende dessa estrutura.

Essa difração é devido à interação entre os raios X e os elétrons externos dos átomos de vidro.

Comunicação animal

Muitos animais se comunicam em emitindo sons que, devido à sua baixa frequência, são inaudíveis para os humanos. A gama audível de pessoas é muito ampla, oscilando entre 20 e 20.000 Hz, mas animais como o elefante africano são capazes de emitir sons com frequências abaixo de 20 Hz.

O fenômeno os ajuda. Quando estes encontram rochas, árvores e arbustos, uma parte se reflete no obstáculo e o outro expande o obstáculo e enchendo imediatamente o meio em seu caminho.

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Isso ajuda os membros do pacote a serem facilmente localizados um para o outro.

Mas não apenas os Pachiderms fazem uso dessa propriedade sonora, mas também rinocerontes, girafas e crocodilos são capazes de usar sons de baixa frequência. Até o rugido dos tigres contém baixas frequências, que, segundo especialistas, contribuem para paralisar a barragem.

Névoa

São alto -falantes que servem para orientar navios em áreas onde a neblina evita boa visibilidade. Da mesma forma, os navios têm esses alto -falantes para alertar sobre sua presença e, assim, evitar acidentes.

Os alto -falantes de neblina emitem sons de baixa frequência, ou seja, notas graves, pois, como explicado acima, os sons de baixa frequência são difratos mais do que a alta frequência e também viajam com distâncias maiores.

O último se deve ao fato de que a atenuação da onda sonora é menor, menor a frequência. Por esse motivo, os sons agudos são perdidos mais rapidamente do que os graves, outra razão pela qual os elefantes usam sons de frequência muito baixa para se comunicar.

Radio AM vs. Fm

Dial de um player de rádio AM e FM

Ondas de rádio podem sofrer difração devido a obstáculos como colinas, montanhas e grandes edifícios. A banda AM tem comprimentos de onda longos (180-550 metros) em comparação com os obstáculos que geralmente são encontrados.

É por isso que eles difratam mais facilmente do que os da FM, cujo comprimento de onda pode ser apenas alguns metros. Eles não se desviam tão bem quando encontram edifícios, dificultando o recebimento de algumas áreas.

Referências

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