Mates

FÍSICA 2

j Unitat 7.
Fenòmens ondulatoris

07

105

Apliquem la llei de reflexió i obtenim l’angle de reflexió:
ar 5 a i → ar 5 65°
Per calcular l’angle de refracció, apliquem la llei de Snell:

j Activitats
1. Comenteu breument en què consisteix la difracció de les
ones i poseu-ne un exemple.
La difracció és la distorsió d’una ona o un tren d’ones que troba
en el seu recorregutun obstacle de dimensions comparables a
les de la longitud d’ona del moviment ondulatori. Exemples de
fenòmens de difracció s’observen en la cubeta d’ones amb obstacles amb petites obertures. En el cas del so, en interposar
obstacles entre el focus i el receptor, el so és capaç de vorejar
l’obstacle.
2. Perquè diem que la difracció és un fenomen típicament
ondulatori? Expliqueu-hodetalladament.
La difracció és un fenomen típicament ondulatori perquè permet que les ones arribin a punts que, en principi, no poden ser
assolits per un moviment corpuscular com podria ser, per exemple, un feix de partícules amb moviment rectilini. Pensem, per
exemple, en la difracció que es produeix quan una ona arriba a
un petita escletxa practicada en una paret que n’impedeix la
propagació de l’ona:la forma del seu front d’ona canvia en travessar l’escletxa, i, per tant, també canvia la seva direcció de
propagació. L’ona pot arribar a punts on el feix de partícules no
arribaria, ja que aquestes o bé no travessarien la paret (rebotarien), o bé continuarien el seu moviment rectilini sense canviar
de direcció de propagació.
Una altra situació en què també es fa palesa aquesta propietatintrínseca de les ones es dóna quan aquestes, en la seva propagació, arriben a un petit obstacle: la difracció fa que es produeixen ones secundàries que «dibuixen» la forma de l’obstacle.
El feix de partícules simplement rebotaria amb l’obstacle, o bé
continuaria impertorbable el seu moviment rectilini, sense que
es produeixi una situació com la que sí que es té per a l’ona.
3. Una ona planaproduïda en una cubeta d’ones arriba a la
superfície de separació de dos líquids diferents i incideix
de manera que un raig determinat forma un angle de 25°
respecte de la superfície de separació. Una part de l’ona es
reflexa i la resta es refracta. Sabem que en el primer medi
la velocitat de l’ona és d’1,27 m/s i que en el segon medi és
d’1,03 m/s:
A. L’angle de reflexió val:
a) 25º; b) 65º;c) 47º
B. L’angle de refracció val:
a) 25º; b) 47º; c) 65º
L’angle que forma el raig incident amb la superfície de separació
dels dos líquids val 25°. Per tant,
a i 5 90° 2 25° 5 65°

i
u
v1 5 1,27 m/s y
u
v2 5 1,03 m/s t

a i 5 65°

→ a9r 5 arcsin (0,7350) 5 47,31°
Per tant, l’opció correcta de l’apartat A és la b) i la del B és
també la b).
4. Suposeu que una font d’ones i unobservador es mouen en
la mateixa direcció, en el mateix sentit i amb la mateixa
celeritat. Es produeix efecte Doppler? Raoneu la resposta.
Si l’observador i la font es mouen amb la mateixa velocitat en
valor absolut, la mateixa direcció i el mateix sentit, aleshores
la velocitat relativa entre tots dos és zero. Per tant, la situació
és similar a la que es dóna quan tots dos estan en repòs ino es
produeix efecte Doppler.
5. En què consisteix el fenomen d’interferències? Poseu-ne un
exemple.
El fenomen de les interferències consisteix en la superposició
additiva dels moviments ondulatoris de la mateixa natura en
tot punt del medi de propagació de les ones. És a dir, tot punt
de l’espai és pertorbat segons la suma de pertorbacions associades a cada una de les ones. Un cas típicd’interferències el
constitueixen les ones estacionàries en una corda.
6. Dues fonts coherents d’ones de freqüència 2 Hz estan separades una distància de 25 cm. L’ona emesa per un dels focus
tarda 5 s a arribar a l’altre focus.
Calculem primer la velocitat de propagació de l’ona:
Ds
0,25
v 5 —— 5 ——— 5 0,05 m/s
Dt
5
v
0,05
La longitud d’ona val: l 5 — 5 ——— 5 2,5 ? 1022 m
f
2
A. Al...