Característiques de les ones: velocitat de fase, front d'ona, principi de Huygens, difracció, interferències, reflexió, refracció, fibra òptica, difusió

Característiques de les ones:

Velocitat de fase: La velocitat de fase és la velocitat amb què es transmeten les quantitats de moviment i d’energia des del focus emisor fins als diferents punts del medi.

Front d’ona: El front d'ona és el conjunt de punts del medi als quals arriba la pertorbació en un instant de temps determinat.

Raig: Anomenem raig qualsevol línia recta que sigui perpendicular a un front d’ona determinat. Els diferents raigs corresponen a diferents direccions de propagació de l’ona.

Principi de Huygens

Segons el principi de Huygens, els punts que formen un front d’ona es comporten com a nous focus emissors d’ones, les quals es propaguen en totes direccions amb la mateixa velocitat de fase i originen el següent front d’ona.

Difracció: La difracció consisteix en la distorsió que pateix una ona quan arriba a un obstacle que n'impedeix la transmissió i que té unes dimensions comparables a la longitud d'ona.

En cas que l'obstacle sigui un petit objecte esfèric, si considerem ones planes, el principi de Huygens ens indica que els punts que voregen l'obstacle es comporten com nous focus emissors d'ones, que, a causa de la geometria de l'obstacle, fan que el front d’ona es corbi, envolti l'obstacle i emeti unes dèbils ones esfèriques secundàries: diem que l'ona s'ha difractat.

Interferències: La interferència és un fenomen en el qual dues ones se sobreposen i, com a resultat, formen una ona d'amplitud major o menor.

Reflexió: La reflexió és el canvi de la direcció de propagació d'un front d’ona en una interfície (superfície de separació) entre dos medis diferents de tal manera que el front d’ona retorna cap al medi en el qual s'havia originat. Alguns exemples típics són la reflexió de la llum, del so i de les ones d'aigua. A més a més, la velocitat de propagació és la mateixa abans i després de la reflexió de l'ona.

Refracció: La refracció consisteix en una variació tant de la direcció de propagació de l’ona com del seu medi de transmissió. Per tant, si anomenem v2 la velocitat de fase en el segon medi, l’ona refractada es mou a aquesta velocitat v2.

Fibra òptica: La fibra òptica consisteix en un filament molt llarg de material transparent pel qual es fa passar un petit feix de llum. Els raigs entren per un extrem del filament amb un angle d’incidència bastant gran, se sobrepassa el valor de l'angle límit i es produeixen reflexions successives; així el raig incident surt per l'altre extrem pràcticament inalterat.

Difusió

Quan la llum i en general qualsevol ona electromagnètica es propaga a través del medi, interacciona amb els seus àtoms; d'acord amb les lleis de Maxwell del camp electromagnètic, la radiació es parcialment absorbida pels àtoms del medi i posteriorment es reemesa en totes direccions; aquest fenomen s'anomena difusió, i és més apreciable com més gran és la freqüència de la radiació.