Resumo de fisica: Fenômenos Ondulatórios - Parte 3

1. Interferência de onda:

a) Definição:

Sobreposição de duas ondas, sendo que, na região onde ocorre tal encontro, temporariamente forma-se uma onda resultante diferente das ondas originais.

b) Tipos de Interferência:

I) Interferência Construtiva: É a interferência que ocorre quando as amplitudes das ondas se somam, ou seja, a amplitude resultante será a soma das amplitudes das ondas originais.

Exemplo: Pulsos com mesma amplitude deslocando em sentidos opostos e sem oposição de fase.

Início do movimento: Pulsos com mesma fase estão se propagando em sentidos opostos

Momento do encontro dos pulsos: as amplitudes se somam (Interferência Construtiva) e momentaneamente há um único pulso

Ao final cada pulso segue o seu caminho como se não tivesse ocorrido interferência

II) Interferência Destrutiva: É a interferência que ocorre quando as amplitudes das ondas se subtraem, ou seja, a amplitude resultante será a subtração das amplitudes das ondas originais.

Exemplo: Pulsos com mesma amplitude deslocando em sentidos opostos e com oposição de fase.

Início do movimento: Pulsos com oposição de fase estão se propagando em sentidos opostos

Momento do encontro dos pulsos: as amplitudes se subtraem (Interferência Destrutiva) e momentaneamente não há pulso, pois eles se destruiram

Ao final cada pulso segue o seu caminho como se não tivesse ocorrido interferência

c) Interferência em ondas bidimensionais:

A seguir é apresentada uma sequência de figuras que apresenta uma onda bidimensional refletindo em uma superfície (para relembrar esse conteúdo acesse o resumo de “Fenômenos Ondulatórios – Parte 1”).

Observação: Na representação de onda bidimensional apresentada nas figuras a seguir tem-se que as “Linhas Contínuas” simbolizam as cristas e as “Linhas Tracejadas” simbolizam os vales.

Onda bidimensional movimentando no sentido de uma superfície refletora

Observe na figura a seguir que as interferências são pontuais e que o tipo de interferência depende das partes da onda que se sobrepõem.

Após a reflexão de uma parte da onda, surgem vários pontos de interferência

d) Cálculo para determinar o tipo de interferência:

Para saber que tipo de interferência de onda está ocorrendo podemos fazer o seguinte cálculo:

$\Delta x=n\cdot \frac{\lambda}{2}$

Onde:

n = número de meios comprimentos de onda

λ = comprimento de onda

Δx = diferença de comprimentos de onda

Δx pode ser calculado conforme a figura a seguir:

Propagação de ondas bidimensionais a partir de duas fontes coerentes

Caso as fontes sejam coerentes (possuem a mesma fase)

Se n for PAR, então ocorrerá Interferência Construtiva

Se n for ÍMPAR, então ocorrerá Interferência Destrutiva

Caso as fontes estejam em oposição de fase

Se n for PAR, então ocorrerá Interferência Destrutiva

Se n for ÍMPAR, então ocorrerá Interferência Construtiva

2. Batimento:

Fenômeno que ocorre quando duas ondas de amplitudes iguais e frequências levemente diferentes se sobrepõem gerando uma onda resultante diferente das ondas originais.

Formação do Batimento

A frequência de batimento é dada pela seguinte equação:

$f_{batimento}=\left | f_{1}-f_{2} \right |$

3. Onda estacionária:

a) Definição:

Interferência de duas ondas iguais que estão se deslocando em sentidos opostos, de tal modo que visualmente parece que a onda está “parada”. Tal fenômeno só ocorre devido à existência simultânea de dois outros fenômenos ondulatórios: interferência e reflexão.

b) Elementos de uma onda estacionária:

Elementos de uma onda estacionária

Na figura acima a onda estacionária é a onda em vermelho.

Ventre: Ponto onde ocorre a interferência construtiva.

Nó: Ponto onde ocorre a interferência destrutiva.

Fuso: Distância horizontal entre dois ventres consecutivos ou dois nós consecutivos.