Reflexia si refractia undelor. Interferenta undelor. Difractia undelor

Reflexia si refractia undelor. Interferenta undelor. Difractia undelor

Studiul experimental al fenomenului de propagare a undelor la suprafata de separatie a doua medii (care au viteze de propagare a undelor diferite) arata ca o parte din ele se intorc in mediul din care au provenit, se reflecta, iar cealalta parte traverseaza suprafata de separare si se propaga in cel de-al doilea mediu, se refracta.

Reflexia Undelor

Definitie: Se numeste reflexie, fenomenul de intoarcere al undei in mediul din care a venit la intalnirea unui obstacol (suprafata de reflexie).

Definitie: Unda care cade pe suprafata de reflexie de pe o suprafata de reflexie se numeste unda reflectata.

Definitie: Se numeste unghi de incidenta, unghiul format intre frontul de unda incident descris de raza incidenta si normala la suprafata de reflexie.

Definitie: Se numeste unghi de reflexie

unghiul format intre frontul de unda

reflectat descris de raza reflectata si

nor mala la suprafata de reflexie.

Fig. 7.5 Folosirea principiului lui Huygens pentru deducerea legilor reflexiei.

Afirmatie: Unghiul de incidentaeste egal cu unghiul de reflexie,.

Reflexiile pot fi:

Cu pierdere de jumatate de lungime de unda, λ/2.

Fara pierdere de jumatate de lungime de unda, λ/2.

Ecuatia undei plane reflectate este atunci:

(7.13)

unde φ=π in primul caz si φ=0 in al doilea caz.

Refractia undelor.

Definitie: Se numeste refractie, fenomenul de traversare al unei supafete de separatie a doua medii omogene.

Definitie: Unda formata prin refractie la suprafata de separatie se numeste unda refractata.

Enunt: Raportul dintre sinusul unghiului de incidenta si sinusul unghiului de refrctie este egal cu raportul vitezelor de propagare a undelor in cele doua medii.

Si in cazul refractiei ca si in cazul

reflexiei raza incidenta, normala si

raza refractata se gasesc in acelasi

plan.

Fig. 7.6 Folosirea principiului lui Huygens pentru deducerea legilor refractiei undelor.

Interferenta undelor

Principiul superpozitiei: Daca intr-un mediu oarecare se propaga unde emise de mai multe surse de oscilatie, atunci fiecare unda se propaga independent de celelalte.      In acest caz deplasarea

rezultata a fiecarui particule este

data de suma vectoriala sau alge-

brica a deplasarilor provocate de

fiecare unda in parte.

Fig. 6.7 Suprapunerea a doua unde coerente

conduce la formarea unei imagini de interfe-

renta cu maxime si minime

Definitie: Doua unde de aceeasi natura care au aceeasi directie de oscilatie, aceeasi frecventa v si aceeasi lungime de unda, au in fiecare punct diferenta de faza constanta si se numesc unde coerente.

Definitie: Fenomenul de suprapunere si compunere al undelor coerente

se numeste interferenta.

Sa consideram doua unde care provin de la sursele coerente S₁ si S₂ care se intalnesc in punctul O. Ecuatia care descrie scilatia in punctul O datorata undelor provenite de la sursa S₁ este:

(7.15)

Ecuatia care descrie oscilatia in punctul O datorata undelor provenite de la sursa S₂ este:

(7.16)

Prin adunarea vectoriala a celor doua oscilatii obtinem oscilatia in punctul O:

(7.17)

sau:

(7.18)

de unde:

(7.19)

care este de forma:

care are amplitudinea:

(7.21)

Se constata ca amplitudinea este maxima atunci cand:

(7.22)

unde Δ= d₂ - d₁ este diferenta de drum iar n apartine 0, 1, 2, .

Iar amplitudinea este minima atunci cand:

(7.23)

unde n apartine 0, 1, 2, .

In punctele pentru care diferenta de drum Δ este egala cu un numar par de semilungimi de unda se obtine o amplitudine maxima.

In punctele pentru care diferenta de drum Δ este egala cu un numar impar de semilungimi de unda se obtine o amplitudine minima.

Difractia undelor

Definitie: Abaterea undelor de la directia initiala de propagare la inversarea unor orificii sau la intalnirea unor obstacole se numeste difractie.

In cazul difractiei undele se propaga tot timpul in acelasi mediu fara schimbarea parametrilor ce o caracterizeaza.

Observatii experimentale

ale difractiei undelor:

. Cu cat in planul obstaco-

lului se ecraneaza mai putine

unde elementare, cu atat

mai mult se imprastie ele

in spatiul geometric de

umbra.

Fig. 7.8 Difractia undelor si aparitia unei imagini cu

maxime si minime in umbra geometrica a obstacolului.

Acelasi fenomen apare si in cazul orificiilor.

Daca se face experienta cu unde de diferite lungimi de unda se constata ca determinant pentru fenomenul de difractie este raportul dintre lungimea de unda si marimea obstacolului.

Pe masura cresterii dimensiunilor orificiilor sau obiectelor si a micsorarii lungimii de unda, fenomenul de difractie devine mai slab si cu atat mai conturat, se detaseaza partea difractata a fronturilor de unda de partea nedifractata. Difractia este deosebit de pronuntata atunci cand dimensiunile obstacolelor difractante sunt comparabile cu lungimea de unda.