Fenomeni Ondulatori e Suono: Riflessione, Rifrazione, Diffrazione e Caratteristiche

Fenomeni Caratteristici delle Onde

Riflessione

Quando un'onda incontra un ostacolo che ne impedisce la propagazione, essa viene riflessa, proprio come accade a una palla da biliardo quando urta contro una sponda. Il fenomeno della riflessione nel suono produce il fenomeno dell'eco.

Rifrazione

Il fenomeno della rifrazione si verifica quando l'onda attraversa la superficie che separa mezzi materiali diversi e consiste in un cambiamento della direzione di propagazione. Ciò è dovuto al fatto che quando cambia il mezzo, cambia la velocità di propagazione dell'onda ma la frequenza rimane la stessa. Poiché lunghezza d'onda e frequenza sono legate dalla relazione λ=f ∙v, cambiando la velocità deve cambiare anche la lunghezza d'onda.

Diffusione

Quando l'onda incontra ostacoli con superfici irregolari, essa viene riflessa o rifratta un po' in tutte le direzioni; questo fatto, nel caso di un'onda tridimensionale, determina il fenomeno della diffusione in tutto lo spazio a disposizione. È il caso per esempio del suono emesso da uno strumento, suono che incontrando ostacoli si diffonde in ambienti anche molto spaziosi come un teatro o una discoteca e che può essere percepito in ogni loro punto. In relazione alle onde, diciamo che una superficie è irregolare quando le dimensioni delle irregolarità sono assai più grandi rispetto alla lunghezza d'onda.

Diffrazione

La diffrazione è un fenomeno tipico delle onde e consiste nel fatto che il loro modo di propagarsi dipende dalle dimensioni dell'ostacolo che incontrano mentre si propagano in un mezzo. Quando le dimensioni dell'ostacolo sono piccole rispetto alla lunghezza d'onda si ha una deflessione delle linee di propagazione tale da consentire all'onda di aggirare l'ostacolo. Quando invece le dimensioni dell'ostacolo sono grandi la deflessione del fronte d'onda non è apprezzabile. Il fenomeno della diffrazione si può osservare anche quando l'onda incontra un ostacolo in cui è presente un varco, cioè una fenditura: se la fenditura è grande (sempre in relazione alla lunghezza d'onda) l'onda prosegue nella propria direzione, se invece la fenditura è piccola, si osserva che i fronti d'onda si incurvano e producono un allargamento del fronte.

Diffrazione di Onde Piane Attraverso una Fenditura

Le onde proseguono in linea retta se la larghezza della fenditura è grande rispetto alla lunghezza d'onda, mentre se la fenditura è stretta si generano onde circolari.

Il Suono

Onda Sonora

L'onda sonora è un particolare tipo di onda in cui la perturbazione è la variazione di pressione indotta dal corpo vibrante nel mezzo circostante (di solito l'aria). Tale variazione di pressione è in grado di propagarsi nel mezzo come una successione di rarefazioni e condensazioni (cioè di variazioni di densità).

Il Suono

• Il suono è costituito da onde longitudinali generate da un oggetto che vibra.
• Il suono si propaga a velocità molto diverse nei gas, nei liquidi e nei solidi.
• In generale, il suono viaggia più lentamente nei gas, più velocemente nei liquidi e ancora più velocemente nei solidi.
• La capacità di sentire i suoni con frequenza maggiore diminuisce con l'età.