Fenômenos ondulatórios

Os fenômenos ondulatórios dizem respeito a comportamentos específicos das ondas ao encontrarem um obstáculo, superfície ou meio diferente do qual ela estava antes. Eles ocorrem para qualquer tipo de onda, mas é mais comum estudarmos com as ondas de luz visível. Os sete tipos mais comuns de fenômenos ondulatórios são:

• reflexão,

• refração,

• polarização,

• dispersão,

• difração,

• interferência e

• ressonância.

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Resumo sobre fenômenos ondulatórios

• Fenômenos ondulatórios são comportamentos que as ondas possuem ao esbarrar com obstáculos ou ao mudar de meio.

• Esses fenômenos ocorrem com qualquer tipo de onda: mecânica ou eletromagnética.

• Os sete tipos de fenômenos ondulatórios são: reflexão, refração, polarização, dispersão, difração, interferência e ressonância.

O que são fenômenos ondulatórios?

Os fenômenos ondulatórios ocorrem com as ondas quando elas mudam de meio ou ao esbarrarem em objetos ao longo de seu percurso. Esses comportamentos independem da natureza da onda.

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Tipos de fenômenos ondulatórios

Basicamente, há sete tipos de comportamentos que uma onda pode adquirir, ou seja, sete fenômenos: reflexão, refração, polarização, dispersão, difração, interferência e ressonância.

• Reflexão

A reflexão ocorre quando a onda esbarra em um objeto sólido e volta para o mesmo meio. Nessa situação, sua velocidade, frequência e comprimento permanecem da mesma forma. Além disso, em virtude da primeira lei da reflexão, sabemos que o ângulo das ondas que incidem é o mesmo que das ondas que refletem.

Existem dois tipos de reflexão de onda: especular ou regular e a difusa.

Na reflexão especular/regular, a superfície refletora é extremamente polida. Assim, a reflexão é organizada e é possível a formação de imagens. Na reflexão difusa, a superfície possui rugosidades, fazendo com que os raios refletidos se dirijam para diferentes pontos, não possibilitando a formação de imagens nítidas.

• Refração

A refração ocorre quando a onda atravessa um meio diferente e é desviada. Cada meio possui uma dificuldade diferente de passagem da onda. Meios mais difíceis (como o vidro) possuem índices de refração (N) maiores que meios nos quais a onda passa com mais facilidade (como o ar).

Como há a mudança de meio, sua velocidade, direção e comprimento de onda mudam, mas sua frequência permanece a mesma (pois só depende da fonte que emite a onda). Por meio da lei de Snell-Descartes, é possível achar os ângulos de incidência e refração que são diferentes.

• Polarização

A polarização ocorre quando a onda é orientada em apenas uma direção. Isso ocorre quando a onda (que pode estar em diversas direções) passa por um polarizador e começa a vibrar na mesma direção do polarizador.

Somente ondas transversais (que possuem a direção de propagação diferente da direção de vibração) podem ser polarizadas, devido à variação da amplitude.

• Dispersão

A dispersão acontece com as ondas luminosas, como quando a luz branca é destrinchada nos outros feixes de cores ao esbarrar em objetos como primas de vidro.

• Difração

A difração ocorre quando a onda encontra um obstáculo e consegue propagar-se através de uma abertura ou contornando o obstáculo.

Embora a onda consiga atravessar o obstáculo, a quantidade de energia da onda se perde no processo.

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• Interferência

A interferência ocorre quando a onda esbarra em outra onda. Há dois tipos de interferências: construtiva e destrutiva.

Na interferência construtiva, ondas com a mesma fase se combinam, formando uma onda de maior amplitude. Na interferência destrutiva, ondas com fases diferentes e frequências próximas se subtraem, anulando-se.

• Videoaula sobre interferência de ondas

• Ressonância

A ressonância ocorre quando uma onda externa tem a mesma vibração que a vibração de algum outro corpo. Nessa situação a vibração externa é absorvida pela interna e, assim, a vibração natural é ampliada.

Os fenômenos ondulatórios no cotidiano

Os fenômenos ondulatórios estão ocorrendo o tempo todo no nosso mundo. O ser humano foi capaz de estudá-los e aplicá-los para facilitar processos no nosso cotidiano. Veja alguns exemplos a seguir:

• Objetos extremamente polidos geram uma reflexão regular, como os espelhos.

• Vemos o efeito da refração ao colocar objetos em diferentes meios, como o ar e água.

• Em óculos solares, é utilizado o efeito de polarização para diminuir a quantidade de radiação eletromagnética que chega até os nossos olhos.

• Um exemplo de fenômeno onde podemos encontrar a dispersão é a formação de um arco-íris, que ocorre quando a luz branca, do Sol, sofre reflexão e refração nas gotículas de água e é dispersada.

• Devido à ressonância, temos equipamentos capazes de registrar imagens, como ocorre na ressonância magnética:

• A difração pode ser percebida quando escutamos algo, mesmo que tenha vindo de outro ambiente.

• A interferência ocorre muito nas telecomunicações, causando ruídos ou interferências nas imagens.

Exercícios resolvidos sobre fenômenos ondulatórios

Questão 1 - (Enem 2013) Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.

A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de:

A) terem fases opostas.

B) serem ambas audíveis.

C) terem intensidades inversas.

D) serem de mesma amplitude.

E) terem frequências próximas.

Resolução

Alternativa E. A interferência de ondas entre aparelhos eletrônicos ocorre principalmente devido à proximidade entre as frequências das ondas. Por essa razão, é necessário desligar os celulares para que as ondas eletromagnéticas desses dispositivos, que são próximas das ondas de rádios dos equipamentos de comunicação, não sejam afetadas.

Questão 2 - (UFRGS 2013) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem.

A radiação luminosa emitida por uma lâmpada a vapor de lítio atravessa um bloco de vidro transparente, com índice de refração maior que o do ar. Ao penetrar no bloco de vidro, a radiação luminosa tem sua frequência _________ . O comprimento de onda da radiação no bloco é _________ que no ar e sua velocidade de propagação é _________ que no ar.

A) alterada – maior – menor.

B) alterada – mesmo – maior.

C) inalterada – maior – menor.

D) inalterada – menor – menor

E) inalterada – menor – a mesa.

Resolução

Alternativa D. A condição para alterar a frequência de uma onda é a fonte mudar a emissão. Quando a luz atravessa um meio que possui mais resistência, o índice de refração é maior e, por isso, ela tem mais dificuldade de ultrapassar, diminuindo assim seu comprimento de onda e sua velocidade.