A Reflexão de Ondas em Barreira Reta

RELATÓRIO CUBA DE ONDAS

4 Experimento 1 – Verificação das Leis de Reflexão

4.1 Parte 1 – Reflexão de Ondas em Barreira Reta

Questão:

	Medida 1	Medida 2
θi	45°	45°
θr	45°	45°

        •Qual a relação entre os ângulos de incidência e de reflexão?

         Tabela 1: Reflexão de pulsos retos.

                Foi possível observar que os ângulos de incidência e reflexão são perpendiculares e possuem a mesma medida, então a distância de um objeto (p) é igual à distância da sua imagem. O que demonstra a lei de reflexão.

4.2 Parte 2 – Reflexão de Ondas em Barreira Côncava

Nessa parte, foi observado a reflexão de pulsos circulares (ondas esféricas) em uma barreira retilínea. Em espelhos esféricos, tem-se que quando em feixe de raios paralelos incide sobre o espelho paralelamente ao eixo principal, origina um feixe refletido convergente, no caso do espelho côncavo, e divergente, no espelho convexo. Esses raios refletidos ou seus prolongamentos vão se encontrar em um ponto chamado foco principal, que se encontra no ponto médio entre o vértice e o centro de curvatura do espelho, ou seja, e = f/2, onde f é a distância entre o ponto C e V, e e é a distância entre o ponto F e V. A figura abaixo ilustra a reflexão dos raios de onda em espelhos côncavos e convexos.[pic 1]

Na cuba de ondas, quando o obstáculo onde ocorre a reflexão é côncavo, as frentes de ondas convergem para um ponto, o foco, analogamente à reflexão em um espelho côncavo. Quando as ondas incidem em um obstáculo convexo, obtém-se o mesmo tipo de reflexão observada em um espelho convexo. A figura abaixo ilustra as imagens obtidas na cuba quando o primeiro acessório é trocado pelo segundo acessório, na mesma configuração utilizada anteriormente com ondas retas.

[pic 2]

5 Experimento 2 – Difração de Ondas Planas em uma Fenda Simples

A difração é um fenômeno que acontece quando uma onda encontra um obstáculo, ocorrendo uma flexão das ondas em torno deste obstáculo. O fenômeno de difração também é descrito como o espalhamento das ondas após atravessar orifícios ou fendas. Esse alargamento ocorre conforme o princípio de Huygens. Produzindo-se ondas retas na cuba e inserindo, na água, um obstáculo qualquer, observa-se que as ondas sofrem um desvio na direção de propagação, transpondo o obstáculo. Se a onda atinge uma fenda entre dois obstáculos inseridos na água, se a largura desta fenda for menor ou igual ao comprimento de onda incidente, ela transpõe o obstáculo.

Produzindo ondas retas na cuba, observou-se o fenômeno da difração, conforme ilustrado na figura abaixo. Com o arranjo de uma fenda, pode-se observar que a difração é mais perceptível quando a abertura da fenda é da ordem do comprimento de onda da onda incidente.

[pic 3]

6 Experimento 3 – Interferência

O efeito da superposição de duas ou mais ondas é denominado interferência. Quando as ondas chegam em fase, a onda resultante é máxima, ou seja, a amplitude das ondas é somada, fato denominado interferência construtiva. Quando as ondas chegam em oposição de fase, os deslocamentos são de sinais opostos e a interferência é destrutiva.

Utilizando o oscilador 1 pode-se produzir duas ondas circulares, ambas com a mesma frequência e em fase, simultaneamente na água. A Figura abaixo ilustra as ondas produzidas utilizando este sistema da cuba e, também, uma representação da interferência de duas ondas circulares onde as interferências construtivas e destrutivas são apontadas.

[pic 4]

Verifica-se que entre dois máximos de interferência existe sempre um mínimo situado exatamente no meio do caminho. As curvas obtidas unindo-se os pontos de interferência construtiva são chamadas de curvas ventrais e, as obtidas unindo-se os pontos de interferência destrutiva, de curvas nodais. Observe que na foto das ondas na figura acima é possível observar as curvas nodais.

É possível estabelecer uma condição para determinar onde se encontram os pontos de interferência construtiva e de interferência destrutiva. Nota-se que na interferência construtiva, a diferença de caminho entre as ondas produzidas pelas fontes deverá ser sempre um múltiplo inteiro do comprimento de onda, enquanto para interferência destrutiva, a diferença de caminho é um semi-inteiro do comprimento de onda. Considerando P um ponto de interferência, F1 a posição de uma das fontes de oscilação e F2 a posição da outra fonte, tem-se que: