EFFETTI DELLE ONDE – parte 1

Analizzeremo nei prossimi articoli gli effetti delle onde. In questo articolo in particolare andremo a descrivere l’attenuazione, la diffrazione e la dispersione.

1. ATTENUAZIONE

È una riduzione di ampiezza in funzione della distanza percorsa nel mezzo, dovuta in genere alla cessione di energia dell’onda al mezzo di propagazione. Sarebbe il corrispettivo dell’azione dell’attrito in un sistema meccanico.
In acustica, per attenuazione si intende una diminuzione in ampiezza subita da un’onda sonora in dipendenza delle caratteristiche proprie, della sorgente e di quelle del mezzo che attraversa.
Nel campo dell’ottica si parla di attenuazione della luce in propagazione dalla sorgente luminosa al punto di osservazione o del segnale laser in una fibra ottica per effetto dell’assorbimento ottico.
In sismologia lo stesso concetto vale per le onde sismiche che si propagano nel terreno.
È presente in tutti i fenomeni fisici dato che è una conseguenza della dissipazione o dell’assorbimento dell’energia.

2. DIFFRAZIONE

L’onda viene deviata da un’apertura (fenditura) di dimensioni uguali o minori della lunghezza d’onda. Possiamo spiegare il fenomeno con il principio di Huygens-Fresnel:
“Ogni elemento dΣ di un fronte d’onda Σ si può considerare formalmente come una sorgente secondaria di onde sferiche in fase con la primaria e di ampiezza proporzionale a quella dell’onda primaria e all’area dΣ. La perturbazione prodotta in un punto dello spazio si può sempre ottenere come sovrapposizione di tutte le onde sferiche secondarie che raggiungono quel punto.” (fig.1)
Questo significa che ogni punto della fenditura diventa una sorgente di onde che si propagano in tutte le direzioni dello spazio. Nel fenomeno luminoso si può riscontrare meglio l’effetto della diffrazione. L’interferenza fra le onde sferiche che si formano tramite la fenditura, infatti, produce un’alternanza di zone luminose e scure, generando un’interferenza. Si può osservare in natura nella corazza di alcuni coleotteri, nella coda del pavone, nell’ombra di un oggetto, ma anche nell’effetto arcobaleno nella parte inferiore di un cd, o nell’alone solare e lunare.

5. DISPERSIONE

Ogni tipo di onda, che venga a contatto con un mezzo dispersivo, può essere soggetta alla dispersione. Si tratta di un fenomeno che causa la separazione dell’onda in diverse componenti con diversa lunghezza d’onda. L’esempio più classico è visibile con la luce, che viene scomposta da un prisma in componenti spettrali che si propagano con modalità differenti e generalmente con cammini diversi.
Dipende da:
– Dispersione di materiale: il materiale reagisce a seconda della frequenza delle onde:
– Dispersione di guida d’onda: la velocità dell’onda nella guida dipende dalla sua frequenza.
La dispersione della luce nel vetro di un prisma è usata per costruire spettrometri e spettroradiometri. Sono utilizzati anche reticoli olografici, poiché consentono una discriminazione più accurata delle lunghezze d’onda. La dispersione nelle lenti produce l’aberrazione cromatica, un effetto indesiderato che può distorcere la immagini in microscopi, telescopi ed obiettivi fotografici.

fonti:
http://www.serper.it/colore/fisica3.htm
https://it.wikipedia.org/wiki/Onda#Effetti
https://www.phys.uniroma1.it/fisica/sites/default/files/file_PLS/Diffrazione_prof.pdf