onde liquide

Materie:Riassunto
Categoria:Fisica
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Data:17.05.2005
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Testo

Si possono efficacemente visualizzare fenomeni di interferenza con l'aiuto delle onde prodotte in una bacinella piena d'acqua illuminata dall'alto (ondoscopio). La figura mostra una fotografia di due onde piane (che in questo caso vuol dire che hanno i fronti d'onda rettilinei) che si incontrano e si sovrappongono provenendo dall'alto del disegno, una da sinistra verso destra, l'altra da destra verso sinistra. Le frecce rosse indicano la direzione di propagazione delle duenonde piane mentre la freccia verde indica la direzione di propagazione della loro sovrapposizione. Le zone maggiormente illuminate sono le creste, le zone scure le gole.

Come si vede il risultato della sovrapposizione (zona centrale della figura) è un'insieme di onde che si muovono complessivamente dall'alto verso il basso. Si formano, così, come delle strisce, separate da sottili zone verticali lungo le quali l'acqua non si muove.
Se facciamo una sezione della bacinella con un piano ad essa ortogonale noteremo che in alcune zone arriva la perturbazione ondulatoria, cioè l'acqua si muove (quelle evidenziate in bianco) e in altre l'acqua rimane ferma (quelle evidenziate in nero).
Questa fenomenologia è tipica dell'interferenza.

Diffrazione
Se l'onda piana incontra una parete in cui vi è un foro di apertura paragonabile alla lunghezza d'onda di osserva il fenomeno della diffrazione ossia l'apertura diventa sorgente di onde circolari la cui interferenza origina una perturbazione ondosa che si propaga anche in tutte la direzioni oltre la barriera.
Ostacoli piccoli.
Se si prende in considerazione un ostacolo con dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda della perturbazione ondosa non si osserva praticamente niente, né riflessione né diffrazione. (ricordatevelo!!).
Spesso in laboratorio di fisica si usa un apparecchio, detto ondoscopio, che serve per dimostrare le proprietà delle onde. E' composto da una vaschetta con dell'acqua e altri dispositivi che permettono ad una classe intera di vedere alcuni fenomeni. A destra vedi la simulazione del fenomeno della rifrazione.
La rifrazione si ha quando delle onde passano da un mezzo ad un altro cambiando di conseguenza la loro velocità di propagazione. Nell'ondoscopio si ottiene questo inserendo una lastra di vetro che copra una metà del fondo della vaschetta. Dove l'acqua è più profonda a sinistra della simulazione le onde hanno una velocità maggiore ed una maggiore lunghezza d'onda, dove invece l'acqua è meno profonda a destra le onde hanno minore velocità e minore lunghezza d'onda. Nella rifrazione il rapporto tra il seno dell'angolo d'incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è costante, tale rapporto è noto come indice di rifrazione, n.
Spesso in laboratorio di fisica si usa un apparecchio, detto ondoscopio, che serve per dimostrare le proprietà delle onde. E' composto da una vaschetta con dell'acqua e altri dispositivi che permettono ad una classe intera di vedere alcuni fenomeni. A destra vedi la simulazione del fenomeno della diffrazione.
La diffrazione si ha quando delle onde attraversano una fessura sottile o anche quando passano vicino ai bordi di un oggetto. Anche la luce presenta lo stesso fenomeno, prova ad osservare i contorni di un dito o una matita o ancora meglio una stretta fessura tra due dita. Quello che vedrai sarà il frutto della diffrazione della luce.

L'ondoscopio è uno strumento che permette di studiare facilmente i fenomeni ondulatori. Come si vede in figura, esso consta di una vaschetta con fondo in plexiglas trasparente, sopraelevata rispetto al bancone del laboratorio mediante zampe di metallo; in essa si versa dell'acqua, poi si pone al pelo del liquido una bacchetta metallica orizzontale sostenuta da elastici, sopra la quale è montato un motorino dotato di massa eccentrica. Quando il motorino è posto in rotazione, esso oscilla a causa della massa fuori baricentro e produce delle onde sulla superficie dell'acqua.

Ecco il risultato di una prima osservazione: nell'acqua della vaschetta è posta una barretta metallica diritta che fa da specchio piano. E' facile verificare il fenomeno della riflessione, che genera onde piane riflesse. Riportando tutto su carta è facile verificare come l'angolo d'incidenza risulti congruente all'angolo di riflessione. Con una sbarretta curva di forma parabolica è invece possibile osservare le onde piane che divengono sferiche e si concentrano nel fuoco.

Inserendo nel vibratore piano un opportuno percussore che termina con una sferetta di plastica o di metallo, si osserva direttamente la formazione di onde sferiche (nel caso specifico, circolari perchè bidimensionali), se ne può misurare la lunghezza d'onda e le si può trasformare in onde piane mediante specchio parabolico.

E' poi possibile inserire nel vibratore piano due percussori a sfera, i quali genereranno onde circolari in fase tra loro (cioè aventi stesso periodo, stessa ampiezza e stessa fase), le quali daranno vita al fenomeno dell'interferenza. Si osservano nitidamente le frange di interferenza distruttiva e costruttiva, avente entrambe la forma di iperboli equilatere

Si possono efficacemente visualizzare fenomeni di interferenza con l'aiuto delle onde prodotte in una bacinella piena d'acqua illuminata dall'alto (ondoscopio). La figura mostra una fotografia di due onde piane (che in questo caso vuol dire che hanno i fronti d'onda rettilinei) che si incontrano e si sovrappongono provenendo dall'alto del disegno, una da sinistra verso destra, l'altra da destra verso sinistra. Le frecce rosse indicano la direzione di propagazione delle duenonde piane mentre la freccia verde indica la direzione di propagazione della loro sovrapposizione. Le zone maggiormente illuminate sono le creste, le zone scure le gole.

Come si vede il risultato della sovrapposizione (zona centrale della figura) è un'insieme di onde che si muovono complessivamente dall'alto verso il basso. Si formano, così, come delle strisce, separate da sottili zone verticali lungo le quali l'acqua non si muove.
Se facciamo una sezione della bacinella con un piano ad essa ortogonale noteremo che in alcune zone arriva la perturbazione ondulatoria, cioè l'acqua si muove (quelle evidenziate in bianco) e in altre l'acqua rimane ferma (quelle evidenziate in nero).
Questa fenomenologia è tipica dell'interferenza.

Diffrazione
Se l'onda piana incontra una parete in cui vi è un foro di apertura paragonabile alla lunghezza d'onda di osserva il fenomeno della diffrazione ossia l'apertura diventa sorgente di onde circolari la cui interferenza origina una perturbazione ondosa che si propaga anche in tutte la direzioni oltre la barriera.
Ostacoli piccoli.
Se si prende in considerazione un ostacolo con dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda della perturbazione ondosa non si osserva praticamente niente, né riflessione né diffrazione. (ricordatevelo!!).
Spesso in laboratorio di fisica si usa un apparecchio, detto ondoscopio, che serve per dimostrare le proprietà delle onde. E' composto da una vaschetta con dell'acqua e altri dispositivi che permettono ad una classe intera di vedere alcuni fenomeni. A destra vedi la simulazione del fenomeno della rifrazione.
La rifrazione si ha quando delle onde passano da un mezzo ad un altro cambiando di conseguenza la loro velocità di propagazione. Nell'ondoscopio si ottiene questo inserendo una lastra di vetro che copra una metà del fondo della vaschetta. Dove l'acqua è più profonda a sinistra della simulazione le onde hanno una velocità maggiore ed una maggiore lunghezza d'onda, dove invece l'acqua è meno profonda a destra le onde hanno minore velocità e minore lunghezza d'onda. Nella rifrazione il rapporto tra il seno dell'angolo d'incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è costante, tale rapporto è noto come indice di rifrazione, n.
Spesso in laboratorio di fisica si usa un apparecchio, detto ondoscopio, che serve per dimostrare le proprietà delle onde. E' composto da una vaschetta con dell'acqua e altri dispositivi che permettono ad una classe intera di vedere alcuni fenomeni. A destra vedi la simulazione del fenomeno della diffrazione.
La diffrazione si ha quando delle onde attraversano una fessura sottile o anche quando passano vicino ai bordi di un oggetto. Anche la luce presenta lo stesso fenomeno, prova ad osservare i contorni di un dito o una matita o ancora meglio una stretta fessura tra due dita. Quello che vedrai sarà il frutto della diffrazione della luce.

L'ondoscopio è uno strumento che permette di studiare facilmente i fenomeni ondulatori. Come si vede in figura, esso consta di una vaschetta con fondo in plexiglas trasparente, sopraelevata rispetto al bancone del laboratorio mediante zampe di metallo; in essa si versa dell'acqua, poi si pone al pelo del liquido una bacchetta metallica orizzontale sostenuta da elastici, sopra la quale è montato un motorino dotato di massa eccentrica. Quando il motorino è posto in rotazione, esso oscilla a causa della massa fuori baricentro e produce delle onde sulla superficie dell'acqua.

Ecco il risultato di una prima osservazione: nell'acqua della vaschetta è posta una barretta metallica diritta che fa da specchio piano. E' facile verificare il fenomeno della riflessione, che genera onde piane riflesse. Riportando tutto su carta è facile verificare come l'angolo d'incidenza risulti congruente all'angolo di riflessione. Con una sbarretta curva di forma parabolica è invece possibile osservare le onde piane che divengono sferiche e si concentrano nel fuoco.

Inserendo nel vibratore piano un opportuno percussore che termina con una sferetta di plastica o di metallo, si osserva direttamente la formazione di onde sferiche (nel caso specifico, circolari perchè bidimensionali), se ne può misurare la lunghezza d'onda e le si può trasformare in onde piane mediante specchio parabolico.

E' poi possibile inserire nel vibratore piano due percussori a sfera, i quali genereranno onde circolari in fase tra loro (cioè aventi stesso periodo, stessa ampiezza e stessa fase), le quali daranno vita al fenomeno dell'interferenza. Si osservano nitidamente le frange di interferenza distruttiva e costruttiva, avente entrambe la forma di iperboli equilatere

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