Appunti di fisica: fenomeni ondulatori e ottica geometrica (schemi digitali a colori)

Ondulatori fenomeni

L'oscillatore armonico

L'oscillatore armonico è un sistema fisico in cui la forza di ripristino è proporzionale allo spostamento dalla posizione di equilibrio. La frequenza dell'oscillatore è determinata da vari parametri del sistema. L'energia totale nel sistema è proporzionale all'ampiezza massima della vibrazione.

Onde meccaniche ed elettromagnetiche

Onde meccaniche necessitano di un mezzo elastico per propagarsi, mentre le onde elettromagnetiche possono propagarsi anche nel vuoto. Le onde possono essere classificate come superfici (fronte ondoso), con luoghi in cui i punti si trovano nello stesso stato di oscillazione.

Onde piane e onde sferiche rappresentano due modelli distinti di propagazione. Secondo il principio di Huygens, ogni punto di un fronte d'onda può essere considerato una sorgente di onde sferiche.

Principio di sovrapposizione e interferenza

Il principio di sovrapposizione afferma che la sovrapposizione di onde provoca interferenze, che possono essere costruttive o distruttive. Questo è evidente quando le onde sono nella stessa fase o in fase opposta.

Energia del fotone

L'energia di un fotone è la quantità minima di energia cedibile. L'energia di un fotone è data dalla relazione E = hv, dove h è la costante di Planck e v è la frequenza.

Onde sonore

Le onde sonore hanno velocità di propagazione maggiore nei solidi rispetto ai liquidi e ai gas. La velocità del suono nel vuoto è nulla, poiché non c'è mezzo per la propagazione. Le onde sonore comprendono suoni udibili, ultrasuoni e infrasuoni. La velocità di propagazione dipende dalla densità e dall'elasticità del mezzo.

L'ecografia è un'applicazione degli ultrasuoni che sfrutta la riflessione delle onde sonore per misurare il tempo in cui vengono riflessi dagli organi.

Ottica geometrica

La luce propagata in un mezzo omogeneo seguirà una linea retta. Le leggi dell'ottica geometrica stabiliscono che l'indice di rifrazione varia l'intensità dei raggi, e le traiettorie dei raggi non cambiano anche se si intersecano.

Riflessione

La riflessione avviene quando la luce incide su una superficie. Le leggi della riflessione affermano che il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie sono complanari, e l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione.