Reflexia şi refracţia undelor mecanice Undele mecanice Reflexia şi refracţia undelor mecanice

Dispozitive experimentale

http://www.physics.umd.edu/lecdem/services/demos/demosg1/g1-52.htm

Reflexia unei perturbaţii pe capătul unei corzi Reflexia unei perturbaţii pe capătul fixat al unei corzi sau pe un mediu mai rigid se face cu “salt de drum” de λ/2 . Reflexia unei perturbaţii pe capătul liber al unei corzi sau pe un mediu mai puţin rigid se face fără “salt de drum”.

Reflexia undelor mecanice Unda (raza) reflectată Reflexia undei mecanice reprezintă fenomenul de întoarcere a undei mecanice în mediul din care a venit atunci când întâlneşte suprafaţa de separare dintre două medii. La suprafaţa de separare dintre cele două medii, raza de lumină îşi schimbă brusc direcţia de propagare. R S N i r Unda (raza) incidentă Unda (raza) reflectată SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă IR – rază reflectată r – unghi de reflexie I

Raza incidentă, raza reflectată şi normala la suprafaţa de separare în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan. Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenţă: i = r Legile reflexiei N S R i r NI – normala la supra- faţa de separaţie mediul 1 n1 Suprafaţa de separare I mediul 2 n2 SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă IR – rază reflectată r – unghi de reflexie

Reflexia undelor mecanice în natură şI tehnologie Ecoul şi reverberaţiile Durata sunetului este 1 secundă Ecoul este fenomen acustic de reflexie a sunetului, al cărui nume provine de la nimfa Echo din mito-logia greacă. Sunetul iniţial şi su-netul reflectat se percep distinct, dacă distanţa până la peretele re-flectător este minim 340m/s×du-rata sunetului. Reverberaţiile reprezintă un fenomen acustic ce se datorează reflexiilor sunetului pe pereţi, astfel încât la receptor sunetul ajunge de mai multe ori cu foarte mici întîrzieri.

Efectul de catedrală Efectul de catedrală are aceeaşi explicaţie ca şi ecoul, dar sunetul reflectat se întoarce mult mai repede, astfel că se percepe un sunet prelungit într-un mod aparte.

Ecolocaţia cu ajutorul sonarul Principiul sonarului http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Sonar_Principle_EN.svg

Sonarul delfinului www.dinosoria.com/marine_cetaces.htm

Sonarul liliacului Sonarul balenei www.exploratorium.edu/theworld/sonar/sonar.html

Sonarul - sensor pentru robot Pentru a îmbunătăţi performanţele de “vedere” ale unui robot, acesta poate fi echipat cu mai multe sonare care să acopere unghiuri de “vedere“ din zone diferite. www.societyofrobots.com/sensors_sonar.shtml

Sondarea fundului unei ape cu ajutorul sonarului

Ecolocaţia bancurilor de peşti http://marine.usgs.gov/fact-sheets/michigan/michigan.html www.lei-extras.com/tips/sonartut/howitworks.asp

www.nareva.info/ssn_sonar/detection.htm

Controlul automat al nivelului apei

Ecograful

Cartografia venoasă Cu ajutorul unui ecograf-Doppler se poate realiza o hartă a circulaţiei venoase, permiţând o explorare de fineţe a locurilor unde se găsesc varicele. http://www.varice.fr/diagnostic/echographe_doppler/appareil.htm

Defectoscopia cu ultrasunete Prin reflexie Prin transmisie

Refracţia undelor mecanice

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai puţin dens într-un mediu mai dens, atunci raza refractată se apropie de normală. N NI – normala la supra- faţa de separare S SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă i mediul 1 v1 Suprafaţa de separare I mediul 2 v2 ( v2 < v1 ) R r IR – rază refractată r – unghi de refracţie

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai dens într-un mediu mai puţin dens, atunci raza refractată se depărtează de normală. N NI – normala la supra- faţa de separare S SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă i mediul 1 v1 Suprafaţa de separare I mediul 2 v2 ( v2 > v1 ) R r IR – rază refractată r – unghi de refracţie

Reflexia totală S i l i’ i = 0 i < l i’ > l 90° r l - unghi de mediul 1 v1 S i l i’ i = 0 i < l i’ > l 90° r mediul 2 v2 ( v2 > v1 ) l - unghi de Incidenţă limită

n1 sin l = n2 sin 90º => sin l = n2 / n1 Definiţia refracţiei Refracţia undelor mecanice reprezintă fenomenul de schimbare bruscă a direcţiei de propagare a undelor mecanice atunci când trec prin suprafaţa de separare dintre două medii. Raza incidentă, raza refractată şi normala la suprafaţa de separaţie în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan. Legea lui Snell-Decartes: n1 sin i = n2 sin r n1 – indicele de refracţie al mediului 1 n2 – indicele de refracţie al mediului 2 v1 – viteza de propagare în mediului 1 v2 – viteza de propagare în mediului 2 n = v1 / v2 = n1 / n2 Legile refracţiei indicele de refracţie absolut al mediului 1 în raport cu mediul 2 Pentru a se obţine reflexia totală, este necesar ca unghiul de incidenţă să fie mai mare sau egal cu unghiul de incidenţă limită: i ≥ l n1 sin l = n2 sin 90º => sin l = n2 / n1

Animaţii interactive Animaţii -reflexie http://surendranath.tripod.com/Applets/Waves/TwaveRefTran/TwaveRefTranApplet.html http://www.lon-capa.org/~mmp/kap13/cd372.htm http://labo.ntic.org/ph11f/huygenspr_f.html http://www.physicslessons.com/iphysics.htm http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/lycee/terminale/refraction_eau/refraction.htm http://www.falstad.com/mathphysics.html -refractie http://pagesperso-orange.fr/gilbert.gastebois/java/refraction/refraction1.htm http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/cortial/bibliohtml/aupas_j.html Animaţii http://www.glafreniere.com/matiere.htm http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/refract/refract.html http://www.isvr.soton.ac.uk/SPCG/Tutorial/Tutorial/Tutorial_files/Web-inter-reflex.htm http://www.isvr.soton.ac.uk/SPCG/Tutorial/Tutorial/Tutorial_files/Web-inter-refrac.htm

Colegiul Naţional Unirea prof. Ioana-Mihaela Popescu Informaţii http://perso.id-net.fr/~brolis/docs/mur/mur1.html http://www.physicsclassroom.com/Class/waves/wavestoc.html http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/waves/u10l3b.html http://www.physics.umd.edu/lecdem/services/demos/demosg1/g1-52.htm http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Sonar_Principle_EN.svg Realizator: Colegiul Naţional Unirea Focşani 2007 prof. Ioana-Mihaela Popescu