Chat with us, powered by LiveChat
Resumo Teórico – Fenômenos Ondulatórios – Parte 1

Resumo Teórico – Fenômenos Ondulatórios – Parte 1

Observação 1: Para o estudo dos “Fenômenos Ondulatórios” é essencial saber os “Conceitos Fundamentais da Ondulatória”. Para relembrar essa matéria clique aqui e acesse o resumo do Kuadro sobre o tema.

Observação 2: A luz possui um comportamento dual, ora comporta-se como partícula, ora comporta-se como onda. Na física, a matéria que estuda a luz a partir do comportamento de partícula é a “Óptica Geométrica”, já a matéria que estuda o comportamento ondulatório da luz é a “Óptica física”, que é um caso particular do estudo de ondulatória. Deste modo, alguns fenômenos vistos em óptica geométrica aparecem novamente no estudo de ondulatória.

1. Reflexão:

a) Definição:

Fenômeno físico que permite a onda encontrar uma extremidade e, após o choque, retornar ao meio que propagava anteriormente deslocando se no sentido de afastamento.

b) Ondas unidimensionais:

A onda quando se propaga em uma corda e encontra uma extremidade fixa, ela sofre inversão de fase.

Reflexão unidimensional – Extremidade Fixa – Fonte: PhET – Universidade do Colorado

A onda quando se propaga em uma corda e encontra uma extremidade livre (que possui liberdade de movimentação), ela NÃO sofre inversão de fase.

Reflexão unidimensional – Extremidade Livre – Fonte: PhET – Universidade do Colorado

Dica: para entender melhor o comportamento de uma onda unidimensional quando sofre reflexão acesse o site do PhET. Ele foi elaborado pela Universidade do Colorado e apresenta um simulador de reflexão de ondas em corda.

c) Ondas bidimensionais:

I) As ondas incidem em uma superfície.

Incidência da onda

II) As ondas refletem ao encontrarem a superfície.

Reflexão da onda

III) As ondas retornam ao meio ao qual propagavam anteriormente.

Propagação da onda refletida

2. Refração:

a) Definição:

Fenômeno físico que permite a onda encontrar uma extremidade e, após o choque, passar para um outro meio diferente do que ela se propagava anteriormente.

b) Ondas unidimensionais:

O fenômeno da refração em ondas unidimensionais só é possível ocorrer se simultaneamente ocorre o fenômeno da reflexão.

  • 1º Caso: Pulso vem da corda MENOS DENSA e vai para a corda MAIS DENSA.

A corda MENOS DENSA vê a corda MAIS DENSA como uma extremidade FIXA, sendo assim ocorre o fenômeno da reflexão com inversão de fase e a refração não inverte a fase.

  • 2º Caso: Pulso vem da corda MAIS DENSA e vai para a corda MENOS DENSA.

A corda MAIS DENSA vê a corda MENOS DENSA como uma extremidade LIVRE, sendo assim os fenômenos da reflexão e da refração ocorrem sem que haja inversão de fase.

c) Ondas bidimensionais:

As ondas sofrem alteração no comprimento de onda quando saem de um meio de propagação e vão para outro meio. Observe a figura a seguir:

Refração de ondas bidimensionais

Considerando válidas a Lei de Snell-Descartes (relembre aqui) e a Equação Fundamental da Ondulatória (relembre aqui), podemos deduzir a seguinte relação matemática entre as grandezas envolvidas:

Relação matemática da refração bidimensional

 

Onde:

i = ângulo de incidência (formado pela frente de onda incidente e a reta normal)

r = ângulo de refração (formado pela frente de onda refratada e a reta normal)

v1 = velocidade da luz no meio 1 (incidente)

v2 = velocidade da luz no meio 2 (refratado)

λ1 = comprimento de onda da luz no meio 1 (incidente)

λ2 = comprimento de onda da luz no meio 2 (refratado)

3. Exercício de aplicação de fenômenos ondulatórios:

(ENEM 2010 – Questão 47) As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera.

Com a ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da

A) reflexão.

B) refração.

C) difração.

D) polarização.

E) interferência.

Para obter o gabarito dessa questão, acesse o link contido em “ENEM 2010 – Questão 47”

Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

Blog Kuadro