Difração do som O que é, exemplos, aplicações

O difração som É propriedade que as ondas precisam flexionar nas bordas dos obstáculos ou aberturas de tamanho igual ou menor que seu comprimento de onda e continuam se espalhando. Ao fazer isso, eles se distorcem e quanto menor a abertura pela qual passam, maior essa distorção será.

Esta propriedade é fácil de verificar usando um balde de onda, que consiste em uma bandeja cheia de água e uma fonte que gera as ondas colocadas em uma extremidade. A fonte pode ser tão simples quanto uma banda de metal vibrante.

figura 1. Padrões de difração de ondas. Fonte: Stiller Beobachter de Ansbach, Alemanha [CC por 2.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)]

Quando a fonte é ativada, é gerada uma frente de onda que se move na bandeja e que um obstáculo pode ser arquivado com uma abertura no meio. As ondas serão fixadas para superar a abertura e seguir seu caminho, mas sua forma terá mudado de acordo com o tamanho da fenda, para implantar uma vez que este passado.

A imagem a seguir mostra a mesma frente de onda passando por duas aberturas diferentes.

Figura 2. Se a abertura for pequena, as ondas experimentam maior difração. Fonte: Jimregan em.Wikibooks [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

Quando a abertura é reduzida, a onda aumenta e curvava -se consideravelmente. Por outro lado, se a abertura for maior, a deformação experimentada pela onda é muito menor. A onda continua a avançar, mas não se estende ou se desenrola muito.

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Exemplos

As ondas acima mencionadas se formaram na água de uma bandeja simples. Em uma escala muito maior, a difração das ondas ao redor das ilhas da Figura 1, uma vez que a distância entre elas é da ordem do comprimento de onda do mesmo. Isso é essencial para entender o fenômeno da difração.

Como ocorre no oceano, o som e a luz também experimentam difração, embora, é claro, a luz exija aberturas muito menores, uma vez que os comprimentos de onda da luz visível estão entre 400 e 700 nanômetros ou metrô me metrô.

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Por exemplo, partículas muito pequenas da atmosfera atuam como obstáculos para a luz para a difração, causando anéis em torno de objetos muito brilhantes, como luz e sol.

Em vez disso.

A difração é uma propriedade única das ondas. Imagine por um momento que, em vez de água, foi um jato de bolas de gude o que aconteceu através das aberturas.

O jato de mármores continuará se movendo em linha reta, em vez de dispersando imediatamente o espaço disponível, como as ondas fazem. Definitivamente partículas materiais no nível macroscópico não sofrem difração, mas os elétrons, ainda possuindo massa, podem fazê -lo.

É por isso que todo fenômeno físico que se manifesta através da difração deve ser o tipo ondulado. As outras duas propriedades características são interferência e polarização, sendo a refração e a reflexão aplicáveis ​​igualmente às partículas de matéria.

Apreciando a difração de som

Uma pessoa pode conversar com outra, mesmo que haja uma sala no meio e podemos ouvir música e vozes de outros lugares, já que os comprimentos de onda do som são comparáveis ​​ou maiores que os objetos do cotidiano.

Quando você está em uma sala adjacente a outro onde os sons da música, os tons mais sérios são ouvidos melhor. É devido ao fato de terem comprimentos de onda mais longos do que os agudos, mais ou menos das dimensões de portas e janelas, para que não tenham inconveniência em difratar neles, veja a figura a seguir.

Figura 3. Para a mesma abertura, as ondas cujo comprimento de onda é comparável em tamanho são mais difracas. Fonte: Self feito.

A difração também permite que as vozes das pessoas sejam ouvidas antes de vê -las e tropeçar.

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O som também se reflete muito bem nas paredes, então ambas as propriedades são combinadas para fazer o som duplo os cantos.

O som do trovão à distância permite distinguir os distantes dos mais próximos, porque os últimos são percebidos e secos, mais como cliques e menos estrondo, uma vez que as altas frequências (as mais agudas) ainda estão presentes.

Por outro lado, trovão distante e são mais graves, graças às baixas frequências com comprimentos de ondas longas são capazes de fugir de obstáculos e viajar ainda mais. Os componentes mais agudos são perdidos ao longo do caminho, porque seu comprimento de onda é menor.

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Difração de ondas de rádio

Certamente você terá notado enquanto dirige pela cidade ou por áreas montanhosas que a recepção de algumas estações de rádio está desbotada ou perde a qualidade para reaparecer mais tarde.

As ondas de rádio podem se mover devido a grandes distâncias, mas também sofrem difração quando encontram edifícios na cidade ou outros obstáculos, como colinas e montanhas.

Felizmente, graças à difração, eles podem salvar esses obstáculos, especialmente se o comprimento de onda for comparável ao seu tamanho. Um comprimento de onda maior, é mais provável que a onda seja capaz de superar o obstáculo e seguir seu caminho.

De acordo com a banda em que está, uma estação pode ter uma recepção melhor do que outra. Tudo depende do comprimento de onda, que está relacionado à frequência e velocidade, como:

C = λ.F

Nesta equação c É velocidade, λ é o comprimento de onda e F É a frequência. Ondas eletromagnéticas se movem aproximadamente 300.000 km/s a velocidade da luz no vácuo.

Melhores veículos de recepção

Para que as estações na banda AM cujas frequências estejam na faixa de 525-1610 kHz têm maior probabilidade de experimentar difração do que as da faixa de FM com 88-108 MHz.

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Um cálculo simples com a equação anterior demonstra que os comprimentos de onda AM estão entre 186 e 571 m, enquanto para estações de FM, esses comprimentos estão entre 2.8 e 3.4 m. Os comprimentos de onda das estações de FM estão mais próximos do tamanho de obstáculos, como edifícios e montanhas.

Difração de luz

Quando a luz passa por uma fenda estreita, em vez de observar por outro lado uma região inteira esclarecida, o que é visto é um padrão característico composto por uma área central clara, ladeada por bandas escuras alternando com bandas claras mais estreitas.

No laboratório, uma folha de barbear com moda antiga muito bem -marca e um feixe de luz monocromática de um laser permite apreciar esse padrão de difração, que pode ser analisado com o software de imagem.

A luz também experimenta difração quando cruza várias aberturas. Um dispositivo usado para analisar o comportamento da luz ao fazer isso é a grade de difração, que consiste em muitas fendas paralelas igualmente separadas.

A grade de difração é usada na espectroscopia atômica para analisar a luz dos átomos e também é a base para a criação de hologramas como os encontrados nos cartões de crédito.

Referências

1. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall. 313-314.
2. Serway, r., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 1. 7º. Ed. Cengage Learning. 1077-1086.
3. Tiptens, p. 2011. Física: conceitos e aplicações. 7ª edição. McGraw Hill. 441-463.
4. Wilson, J. 2011. Física 12. Pearson Education. 250-257
5. Wikipedia. Difração. Recuperado de: em.Wikipedia.org.